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电力需求侧管理的前世今生

北极星储能网  来源:中能网  作者:王子佳  2020/3/6 8:27:36  我要投稿  

北极星储能网讯:电力需求侧管理曾经是个热词,未来也必将是个热词。因为在未来能源体系中,电力需求侧是一个真正的绿色、智慧和跨界的融合体与主战场。

(来源:微信公众号“中能网” ID:China5e 作者:王子佳)

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概念

电力需求侧管理(DSM),需求侧相应(DR)和需求侧灵活性(DSF)是我们常听到三个说法。本文认为,需求侧灵活性是目标,电力需求侧管理是手段之一,需求侧响应是动作和交付物。

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前世

电力需求侧管理起初是一个很朴素的概念。逻辑就是量入为出。需求侧实施的是被动管理。我们这一代上大学的时候都有过这样的经历,你要是想开电炉煮方便面,就得把宿舍的电脑都关掉,要不就会跳闸。这就是一种形象的电力需求侧管理。

中电联副理事长王志轩在《中国电力需求侧管理变革》一书中提到,在2003年全国缺电时期,70%以上的电力缺口是通过DSM的有序用电措施得以缓解的。说白了就是拉闸限电,那个时候电力短缺是大背景,提高能效和管理负荷是主要手段。

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今生

近日,人民日报刊发了主题文章《清洁能源更“风光”》,2019年我国风电发电量4057亿千瓦时,差不多相当于四个三峡电站的发电量。光伏发电量达到2243亿千瓦时,我国新增和累计光伏容量继续保持全球第一。

根据Irena的预测,可再生能源供电将会从当今的25%,提高到2050年的86%,而在这86%当中的70%将来自于可变的可再生能源(VRE,Variable Renewable Energy),也就是说2050年60%的电力供应来自于以风电和光伏为主的可变的可再生能源。而这些VRE的增加会给整个能源系统的不同环节以及不同的时间尺度带来挑战(一天当中的不同时段或者一年当中的不同季节和天气)。

应对这些挑战需要系统灵活性的提升。所谓系统灵活性,就是整个系统应对这些可变性和不确定性的能力,以确保最终用户所有能源需求供应的稳定性,并最大化地降低弃风率和弃光率。

系统的灵活性可以从四个方面入手,即供电侧的灵活性(包括已有电厂的灵活性改造),需求侧灵活性,通过储能系统提升的灵活性以及通过电网的结构和运营带来的灵活性。

所以,当今电力需求侧管理的主要目标是通过提升需求侧的灵活性来解决整个系统的灵活性以应对新的挑战。

简言之,以前供给侧是可控的,并不需要需求侧灵活。现在供给侧越来越不可控了,就需要需求侧变成一个提供灵活性的来源。

除了外部因素推动电力需求侧管理的发展以外,另外一个更为重要的原因是来自于需求侧内部的变化,那就是用能端的电气化。

电气化给需求侧带来了两个显著的改变:

第一个就是需求侧对电力需求的大幅度提升,这个很好理解。而相应的需求侧能够提供的灵活性的潜力也越来越大。

据IEA预测,全球的需求侧灵活性的能力将会由当下的40GW增长到2040年的200GW。而整个需求侧能够提供的灵活性潜力将由每年4000TWh(按照平均457GW的能力计算)提升到2040年的7000TWh(按照平均800GW的能力计算)。这些灵活性的潜力增长主要来自于电动汽车的高速发展和在商业及居民侧的供热电气化。

第二个改变是原有需求侧电力、交通和冷热的不同需求现在可以在电气化的背景下进行更好更有效的耦合。

以电动汽车为例,当今世界电动汽车的保有量在600万台左右,预计到2050年达到1亿200万台或更多。电动汽车本身的充电是有不同策略的。最简单的是单向不控制的充电,也是目前EV充电最常用的方式,即按照最大的充电能力从电网最快速地获取电能。未来智能充电会有两种类型,第一种是可控的单向充电,用户可以根据电价的机制选择单向充电的功率;第二种是双向充电,即电动汽车可以反向对外供电,也就是我们所说的V2X(vehicletoeverything),包括V2H(vehicle to home)和V2G(vehicle to grid)。按照1亿台电动汽车测算,理论的储能能力就可达5000GWh以上,是十分可观的。

电力和热力的耦合主要会源自热泵和电锅炉的应用以及工业过程用热的优化。

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结语

电力需求侧管理这一新兴市场还亟待政策框架、价格机制和商业模式的完善。但是技术的突破和发展,会加速它的到来。除了文中提到的V2G以外,氢能技术、AI和5G的发展,都使得需求侧的响应能力、可预测性越来越强,需求侧的可调节手段越来越多样。

电力需求侧的市场无疑是十分巨大的。所谓得需求者得天下,传统能源系统的各个主体也纷纷看到了这一趋势。电网公司大举设立综合能源服务业务,可再生能源设备商也纷纷跨界智慧能源服务。而跨界者也在布局,电动汽车公司特斯拉也高调宣布进军分布式光伏市场,打造自给自足的独立需求侧能源系统。

电力需求侧是一个真正的绿色、智慧和跨界的融合体与主战场。


原标题:电力需求侧管理的前世今生

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