江蘇電網“填谷”需求響應的探索與實踐

馬琎劼，徐正安

（國網南京供電公司，南京 210012）

近年來，江蘇電網新能源發電裝機增長速度較快。截至2017年底，全省風電裝機達到656萬kW，太陽能發電裝機達到907萬kW，二者裝機容量已達全省裝機的13.64%。在風光資源較為豐富的春、秋季節，全省風電光伏出力已超過1 000萬kW，占全省用電負荷比例超過20%。風電、光伏的快速發展一方面使江蘇電網用上了“綠色電”，但另一方面，在春節、“十一”國慶假期等用電低谷期間，也給新能源消納帶來了困難。為有效緩解電網調峰、調差壓力，保障新能源發電全額消納，在2018年春節期間，江蘇電網首次試點開展大規模“填谷”需求響應。在此前創造全球單次最大削峰需求響應的基礎上，江蘇電網通過此次“填谷”需求響應，充分驗證了需求響應在提升低谷用電負荷方面的重要作用。

1 江蘇電網面臨的“調差困難”

1.1 江蘇電網裝機情況

近年來，江蘇電網新能源發電裝機占比增長較快，已由2015年的8.75%上升至2017年的13.64%。考慮全省用電負荷持續快速增長、煤電項目發展受限等因素，根據全省裝機容量趨勢分析，預計至2025年，全省總裝機將達到16 655萬kW，煤電裝機占總裝機比重由2017年底的67.6%下降至47.4%，新能源裝機占總裝機比重由2017年底的13.64%提升至24.2%，裝機總量占比接近1/4。新能源發電的快速發展給電網調峰、調差帶來了困難。

1.2 江蘇電網春節用電特點

江蘇電網春節期間負荷曲線呈現“蹺蹺板”特征：總體負荷水平較低，但晚峰顯著高于早、腰峰，凌晨（0∶00~8∶00）和下午（12∶00~17∶00）呈現出顯著低谷，全日峰谷差明顯增大（峰谷差達到1 600萬kW以上，峰谷差率達到35%）。產生這一現象的主要原因是春節期間大量生產性企業停產，導致基礎負荷水平較低。腰荷及晚峰主要為居民及第三產業用電負荷，尤其受峰谷電價影響，低谷電價時段居民大功率設備集中用電，疊加未停產企業生產使用“低谷電”生產，使得晚峰更加突出。

“蹺蹺板”現象將造成電網運行低谷負備用不足與電網調差能力不足。簡單來說，就是由于用電負荷偏低，火電機組開機數量不足，受火電機組本身特性限制，下調出力能力不足，難以應對巨大的峰谷差。而風電、光伏等新能源發電機組由于具有較好的負備用特性，可低功率運行參與電網調差，但若限制發電，其運行功率將在一定程度上出現棄風、棄光現象。

1.3 “調差困難”解決思路

為緩解江蘇電網春節期間調差壓力，提升電網基礎負荷水平，增加火電機組開啟數量，通過組織企業移峰生產、加班生產以及降低燃煤自備電廠出力等方式提升低谷時段（0∶00~8∶00及12∶00~17∶00）用電負荷。為了鼓勵相關用戶提升春節期間用電負荷，參與“填谷”需求響應，江蘇電網采取經濟激勵的方式引導企業用戶參與。

2 春節“填谷”需求響應潛力分析

2.1 移峰生產潛力分析

經對2017年春節仍生產的前50戶大工業用戶（主要為鋼鐵、金屬加工用戶，典型日均負荷在1萬kW以上）進行整體用電數據統計，其各日峰、平、谷5個時段的戶均負荷如表1所示。

表1 春節期間仍生產用戶的戶均負荷情況 萬kW

通過數據分析發現，全省工業用戶春節期間的各時段用電負荷比較均衡，夜間谷時段用電負荷稍高，此類用戶“填谷”潛力較弱，更適宜將高峰時段生產平移至平段生產。經測算，50戶典型用戶移峰“填平”響應潛力約為10萬kW。

2.2 加班生產潛力分析

選擇春節期間不生產的大工業用戶78戶（鋼鐵、水泥企業）進行分析，其2017年春節年初一用電曲線與2018年1月4日（周四）用電曲線對比如圖1所示。由圖1可知，該部分高耗能企業低谷時段響應潛力約為120萬kW，平時段響應潛力約為60萬kW。

2.3 自備電廠潛力分析

以2017年1月28日（年初一）全省15個燃煤自備電廠發電曲線（如圖2）進行分析，全省自備電廠降出力潛力約有100萬kW。若需求響應激勵超過燃煤自備電廠發電收益，通過自備電廠與新能源“發電權交易”方式，可以提升網供負荷約100萬kW。

3 春節“填谷”需求響應組織情況

圖1 春節不生產企業的“填谷”需求響應潛力分析

圖2 全省燃煤自備電廠2017年春節年初一出力曲線

為了確保需求響應工作順利開展，2017年1月，江蘇省經信委和江蘇省電力公司共同下發了《關于開展春節期間電力需求響應工作的通知》，號召廣大企業積極參與春節“填谷”需求響應。

3.1 響應時段

此次“填谷”需求響應時段為2018年2月16—18日（年初一至初三）每天0:00~8:00及12:00~17:00，用戶可選擇單一時段或2個時段參與（3天的參與時段需相同）。

3.2 參與對象

根據上述潛力分析，此次需求響應對象主要為負荷量較大、負荷調節能力強且具備一定需求響應能力和有序用電參與經驗的鋼廠、金屬加工等較大規模工業用戶。移峰類用戶可以通過移峰生產參與需求響應。加班生產類用戶為春節期間基本停產用戶，可以通過加班生產參與需求響應。燃煤自備電廠類用戶可以通過降低自備電廠出力，提升網供用電負荷參與此次需求響應。

3.3 激勵標準

此次需求響應的負荷基線按2017年春節期間對應時段進行計算，響應負荷量值按3天對應時段平均負荷提升量值進行計算。激勵標準為：0:00~8:00響應，5元/kW（3日平均）；12:00~17:00響應，12元/kW（3日平均）。

3.4 申報情況

全省合計申報春節“填谷”需求響應用戶115戶，低谷申報需求響應量為157.91萬kW，腰荷時段申報需求響應量為165.17萬kW。其中涉及自備電廠用戶22戶（包括燃煤自備電廠13戶），申報響應能力約為47萬kW。

4 “填谷”需求響應實際執行情況

4.1 全省整體響應情況

春節期間負荷基線與需求響應負荷曲線（年初三）見圖3所示。

圖3 江蘇全省2018年2月18日（年初三）需求響應負荷曲線

經統計，江蘇電網2018年春節需求響應單次最大提升負荷168萬kW，累計提升低谷用電負荷約928萬kW，最大降低電網峰谷差率2.67個百分點。此次需求響應累計增加新能源消納7 424萬kWh，減少自備電廠燃煤0.39萬t，為新能源發電企業增加收益6 310.4萬元，助力減排二氧化碳1.05萬t、二氧化硫0.03萬t。

4.2 典型響應案例

4.2.1 降低自備電廠出力典型案例

常州地區某大型鋼鐵企業申報春節“填谷”需求響應5萬kW。該企業在春節時段通過降低燃煤自備電廠出力方式參與春節填谷需求響應，腰荷時段響應負荷達到6.50萬kW，夜間低谷時段響應負荷達到6.31萬kW，春節3天合計獲得需求響應激勵收益109.54萬元。該企業春節3天負荷基線及需求響應負荷曲線如圖4所示。

圖4 常州地區某鋼鐵企業春節需求響應負荷曲線

4.2.2 春節期間加班生產典型案例

以蘇州地區某大型鋼鐵企業為例，該企業申報春節“填谷”需求響應10萬kW。在實際響應過程中，該企業在響應時段通過增加產能來提升用電負荷，腰荷時段平均響應負荷達到6.50萬kW，夜間低谷時段響應負荷達到6.40萬kW，春節3天合計獲得需求響應激勵收益110.03萬元。該企業春節3天負荷基線及需求響應負荷曲線如圖5所示。

圖5 蘇州地區某鋼鐵企業需求響應負荷曲線

5 結束語

江蘇電網針對春節期間新能源發電消納難題，創新提出了“填谷”需求響應的應對方法，通過經濟激勵引導,鼓勵企業在春節期間以移峰生產、加班生產以及降低燃煤自備電廠出力等方式，提升響應時段內用電負荷，并成功進行了實踐。該實踐活動為江蘇電網完善電力需求側管理的市場激勵機制、建立需求響應的峰谷負荷雙向調控體系以及創新新能源發電市場化消納機制提供了樣本，同時對其他網省公司解決新能源消納問題，具有一定的借鑒意義。D