河南省電力需求響應能力測算與儲備目標優化分解

劉軍會，劉湘蒞，華雋，白宏坤，付涵

（1.國網河南省電力有限公司 經濟技術研究院，鄭州450000；2.國網河南省電力有限公司 營銷部，鄭州450000）

0 引言

近年來，國家對需求響應能力建設提出明確要求：通過引導和激勵電力用戶挖掘調峰資源，形成占年度最大用電負荷3%左右的需求響應能力［1—2］。國網公司要求強化需求側管理，將需求側可調節負荷納入電力規劃，按照95%最大負荷進行“十四五”期間電力平衡規劃。文獻［3］—文獻［5］聚焦響應潛力和激勵機制開展研究，文獻［6］—文獻［9］對政策保障機制、信息化支撐、平臺部署等關鍵問題進行探討，為河南省開展需求響應工作提供了較好的借鑒和參考，但未見面向規劃的應用研究。為把需求側可調節資源納入“十四五”期間電力規劃，作為平衡電力供需的首選手段，本文聚焦各地市響應能力，充分考慮地區供需情況，從全省整體出發進行評估，優化儲備目標分解順序，實現儲備目標與響應能力的動態平衡，確保目標制定合理，規劃切實可行。

1 “十四五”期間河南省及各地市電力供需情況分析

面對“十四五”期間河南電力供需缺口的壓力，單純從供給側難以經濟、高效地解決供電缺口問題，需要充分挖掘需求側響應潛力。為在電力供應緊張的區域安排足量的需求側可調節負荷資源，開展更精準、靈活的互動響應，需要根據“十四五”期間電力供需情況，進一步明確分區電力缺口。

1.1 河南省電力供需情況分析

綜合考慮河南省全社會最大負荷以及系統供應能力，“十四五”期間全省電力缺口呈逐年擴大趨勢，2025年缺口將擴大至約1 600萬kW。河南省“十四五”期間夏季晚高峰電力平衡情況如表1所示。

表1 河南省“十四五”期間夏季晚高峰電力平衡情況Table 1 Summer evening peak power balance of Henan province during the 14th Five-Year Plan period

1.2 “十四五”期間河南省分區電力平衡情況

“十四五”期間，參照各分區電力需求情況和省網平衡原則對河南省各分區電力平衡情況進行分析，如表2、表3所示。

表2 “十四五”期間河南省分區晚高峰電力平衡情況Table 2 Evening peak power balance of Henan province during the 14th Five-Year Plan period

1.2.1 豫北區域

2021年豫北整體電力盈余11萬kW；到2023年，豫北電力缺口為175萬kW；到2025年，豫北地區電力缺口進一步擴大，整體電力缺額378萬kW。

1.2.2 豫西區域

作為河南的電源基地，2021年豫西整體電力盈余444萬kW；到2023年，豫西整體電力盈余359萬kW；到2025年，豫西盈余206萬kW。

1.2.3 豫中東區域

考慮天中直流逐步滿送，2021年豫中東整體電力缺額為214萬kW；到2023年，豫中東整體電力缺額約為449萬kW；到2025年，豫中東整體電力缺口進一步擴大至678萬kW。

表3 “十四五”期間河南省各地市晚高峰電力平衡情況Table 3 Evening peak power balance of prefecture-level cities in Henan province during the 14th Five-Year Plan period

1.2.4 豫南電網

考慮2020年青豫直流建成投產，2021年豫南整體電力缺口約501萬kW；到2023年，豫南電力缺口擴大至548萬kW；到2025年，豫南地區整體電力缺口約768萬kW。

綜上，“十四五”初期，豫南因青豫直流的投運，駐信由傳統的受電區域變為送電區域，河南省夏季晚高峰時期供電緊張的地區主要分布在豫南的許漯周、平南5個地市。隨著各區域負荷發展，“十四五”中期，供電緊張的區域擴展到豫北的安鶴濮。“十四五”末期，供電緊張區域進一步擴展至豫中的鄭開商地區。

2 “十四五”期間河南省18地市響應能力評估

需求響應能力與區域產業結構和負荷水平密切相關，各地市存在一定的差異。單個地市的需求響應能力可以通過調研方式由行業響應能力“自下而上”匯總得到。

地市m第i個行業響應能力計算公式為

式中：ΔPm,i為地市m行業i需求響應能力；Ppeak,i為實施需求響應前峰荷，是行業固有的負荷特性，具有一定的發展規律，可根據“十四五”期間地市行業發展規劃采用趨勢外推法進行預測；γi為需求響應時段可削減（避峰）負荷比例，與用戶的用電設備、生產工藝、負荷管理水平有關；δi為行業i用戶參與度，可通過調研一定數量的樣本用戶j（j=1，2，3，…，n）獲得。假定總量為n的樣本用戶中有k個用戶參與需求響應，則對于行業i可以合理推測出削峰比例γi和參與度δi如下

對具有參與意向、具備響應能力的r個行業負荷削減潛力進行累加，匯總得到地市m的需求響應能力Pm（m=1，2，3，…，18），即

按照上述方法通過調研分析得到“十四五”期間河南省各地市響應能力，如表4所示。到2025年，將各地市需求響應能力相加可得，全省可調節負荷規模將達到774萬kW，響應能力超過750萬kW。

表4 “十四五”期間河南省各地市響應能力分解Table 4 Response capability decomposition of prefecture-level cities in Henan province during the 14th Five-Year Plan period

3 “十四五”期間河南省需求響應儲備目標地市分解

根據分區電力供需形勢，按照年度儲備目標在全省范圍內組織需求響應資源。“十四五”期間河南省需求響應儲備目標如表5所示。

表5 “十四五”期間河南省需求響應儲備目標Table 5 Demand response reserve target of Henan province during the 14th Five-Year Plan period

根據電力供需情況，將18個地市分成3類。從全省整體出發，樹立“一盤棋”思想，統籌考慮地市電力供應缺口與需求響應能力，優化儲備目標分解順序，實現儲備目標與響應能力的動態平衡。

第Ⅰ類：“十四五”期間不存在供電缺口且負荷規模小的地區，比如三門峽、濟源；由于青豫直流投運，由受電區域變為供電區域，且工業負荷比重較低的地區，如駐信；

第Ⅱ類：“十四五”期間始終存在供電缺口、需要外部聯絡線供應的地區，如許漯周和平南；

第Ⅲ類：“十四五”期間逐步出現供電缺口的地區，如安鶴濮、鄭開商；“十四五”期間不存在供電缺口但負荷規模較大的地區，如洛陽、焦新。

儲備目標分解順序如下：

（1）首先安排第Ⅰ類地區，“十四五”期間需求響應儲備目標維持2020年水平；

（2）其次安排第Ⅱ類地區，“十四五”期間需求響應儲備目標與本地需求響應能力保持一致；

（3）剩余儲備目標安排第Ⅲ類地區實施，設定平衡系數k，實現儲備目標與響應能力的動態平衡

式中：Pm為年度m全省需求響應儲備目標，m為水平年，取值為2021年、2022年……2025年；Qm,x為年度m第x類地區已確定的儲備目標，x取值為Ⅰ、Ⅱ；Am,l為年度m地市l的需求響應能力，地市l歸屬為第Ⅲ類地區；k為平衡系數，一般情況下，平衡系數01，則將參與平衡的地市范圍擴大到第Ⅱ類地區。

通過平衡系數k確定第Ⅲ類地區的儲備目標Qm,Ⅲ

各地市的儲備目標分解方案如表6所示。

4 主要結論

全省“十四五”期間一直存在電力缺口，且呈現逐年擴大趨勢，2025年缺口將擴大至1 600萬kW；經測算，2025年全省需求響應能力將超過750萬kW，可以滿足全省需求側響應500萬kW的實施規模（最大負荷5%水平）；為確保需求響應穩步實施，需統籌考慮地市響應能力與區域供需缺口進行儲備目標分解。

表6 “十四五”期間河南省需求響應儲備目標地市分解方案Table 6 Demand response reserve target decomposition scheme of prefecture-level cities in Henan province during the 14th Five-Year Plan period

4.1 “十四五”期間大部分地市存在電力供應缺口

綜合考慮河南省全社會最大負荷以及系統供應能力，“十四五”期間全省電力缺口呈逐年擴大趨勢，2025年缺口將擴大至1 600萬kW左右。因青豫直流的投運，駐信由傳統的受電區域變為送電區域，2025年駐信區域盈余132萬kW；作為傳統的電源基地，2025年豫西區域盈余206萬kW。隨著負荷的發展，2025年供電緊張的區域為豫北的安鶴濮、豫中的鄭開商、以及豫南的許洛周、平南；其中，安鶴濮區域電力缺額將擴大至407萬kW，鄭開商區域電力缺額擴大至678萬kW，許洛周、平南區域電力缺額擴大至689萬kW、326萬kW。

4.2 2025年全省需求響應能力超過750萬kW

需求響應自實施以來，參與用戶主要集中于工業企業和大型商業。需求響應能力與區域產業結構、負荷水平密切相關，綜合考慮各地區的響應能力與電力供需形勢，對各地市通過調研方式“自下而上”匯總分行業響應能力，預計2025年全省需求響應能力超過750萬kW，可以滿足全省需求側響應500萬kW的實施規模（最大負荷5%水平）。

4.3 目標分解需統籌考慮地市響應能力與區域供需缺口

需求響應儲備目標分解應堅持全省“一盤棋”，統籌考慮地市響應能力與區域供需缺口。需求響應能力與區域產業結構和負荷水平密切相關，各地市存在一定的差異；同時，各區域供需形勢不同，對需求側可調節資源量的需求也存在差異。應堅持“因地制宜、分類推進”的原則，對于“十四五”期間不存在供電缺口的地區，儲備目標應與響應能力解耦，維持在合理的較低水平；對于“十四五”期間持續存在供電缺口的地區，儲備目標應按照響應能力的上限進行設定；對于其他地區，通過設置平衡系數，確保全省總體目標的實現。

5 “十四五”期間需求響應工作建議

“十四五”期間，為促進全省逐步建立占年度最大負荷3%～5%的需求響應能力，建議規劃階段把需求響應作為重要資源，納入電力供需平衡規劃，充分利用互聯網信息技術，提升簽訂需求響應協議、自動對用電設備進行遠程控制等操作便捷度；同時，利用支付寶、微信等使用率高的社交生活軟件等現代化新媒體宣傳方式，提高廣大居民和小商業用戶對需求響應的認可度，進而提高需求響應能力［10］。

5.1 規劃階段把需求響應作為重要資源，納入電力供需平衡

優先保證省內電源有效供給能力，積極開拓省外市場，大力推進第三直流前期工作，同時，把需求響應作為重要的資源納入供需平衡，根據電力供需情況穩步擴大實施范圍和規模，并進一步挖掘電動汽車充電樁、冷庫、通信基站等新興負荷的需求響應潛力。

5.2 開發利用需求響應支撐技術，提升響應便捷度

利用互聯網信息技術，將用戶參與需求響應的預期收益和實際補貼金額及時反映給用戶，激發其參與需求響應項目的積極性。利用便捷的線上服務，試點網上簽訂需求響應協議，豐富簽約形式，簡化簽約流程。采用智能控制終端，依據用戶意愿或者電網側需求響應指令，自動對用電設備進行遠程控制，實現靈活需求響應。

5.3 加強宣傳引導，提高廣大居民和小商業用戶需求響應能力

豐富激勵手段，以政府或者省公司表彰文件等形式激發基層工作人員組織、宣傳、參與需求響應的積極性。采用現代化新媒體宣傳方式，利用支付寶、微信等使用率高的社交生活軟件，向全社會宣傳需求響應及用能優化對保障電力平衡安全、提升效率、降低全社會成本的重要意義，加強與電力用戶、負荷聚合商、設備廠商等市場主體的業務合作，共同促進需求響應業務良性發展。