低碳迎峰度冬的关键：多元电力与热力的协同

中国经济导报、中国发展网记者 白雪

近日，由自然资源保护协会(NRDC)和厦门大学中国能源政策研究院主办的“‘双碳’目标下电力低碳保供策略与政策研究系列研讨会”第五期在京举行。本次研讨会的主题为“迎峰度冬：多元电热保供”。国网能源研究院原副院长蒋莉萍、国家发改委能源研究所研究员胡润青、中关村储能产业技术联盟副秘书长岳芬、北京大学大数据国家工程实验室助理研究员王剑晓等专家参加了本次研讨会。

入冬后寒潮频繁来袭，电力能源需求明显增加。为助力地方、企业做好迎峰度冬的工作，与会专家围绕电力安全保供、供热低碳转型、储能对电力系统稳定运行与峰时保供的作用以及需求侧电气化对能源系统和碳排放的影响进行了深入的交流。

国网能源研究院原副院长蒋莉萍表示，电力行业首要的任务和目标是安全稳定的供应。由于电力系统发输配用瞬时平衡的特点，保供需要考虑电量和电力两大指标，并依赖于规划和调度运行两个基本抓手来实现。规划需要根据对总体和分区用电需求水平和特性等情况，回答电源及电网建设的总量、结构、布局几大问题，包括进一步对系统的调峰能力以及装备制造能力等相关问题的分析和预判。调度运行管理需要关注电力设备的可用性（本质上是源测的可调度性）和跨区电力平衡，特别是迎峰度夏度冬和重大活动保电这些重要节点。过去以煤电作为发电主力，规划和调度运行安排相对简单可控。但在低碳背景下，供需格局和行业生态发生很大转变，技术手段、市场主体越来越多元，且出现了大量新的商业模式和主体利用关系。随着风光比重加大且呈分布式的特点，源侧的可调度性下降，系统调度运行管理的难度上升，电力系统面临更小尺度的时空平衡、差异化的季节性平衡以及极端气候的实时平衡等新问题。迎峰度夏度冬的峰时平衡受气候因素的影响程度加大，电力供应保障的难度大大提升。在北方地区，冬季还面临夜间电力负荷小而用热负荷大所带来的热电联运火电机组的热、电难以匹配等问题。

蒋莉萍认为，这些新变化也深刻影响着规划和调度运行两个抓手的内涵，需要考虑更多的元素、开展更细致的研究分析工作。规划除了考虑更加多样化的电源电网基础设施安排，还需要纳入对需求响应潜力、各类灵活性资源利用的考量，以实现转型成本最低或成效最优。调度运行方面需要考虑如何完善适应风光、虚拟电厂等新型市场主体的运行规则，让它们更好地发挥安全稳定保供的作用。长远看，新型电力系统必须实现与其他能源供应系统的横向协同，比如与热力、电动车、氢能这些都有很大的互动潜力。

国家发改委能源研究所研究员胡润青表示，我国过去10年间集中供热面积以年均7.2%的增速快速增长，且高度依赖高碳化石能源。从地区上看，除了传统的北方集中供暖地区外，长江中下游、西南高海拔等地区对供暖需求也在增大。但由于热力统计口径小、统计范围不全面，根据现有统计的商品化热力测算得出的热力占能源消费总量占比，远低于国际上热力在终端能源消费中40%-50%占比水平，这也导致了我们对供热低碳转型的重要性和艰巨性缺乏系统的认识。

在谈到供热低碳转型路径方面，她认为，供热低碳转型需要从生产和消费端共同发力。根据消费端不同的热力品质需求来匹配生产端不同的低碳零碳技术。另外，不同领低碳供热面临的困难也不一样。比如，城镇的集中供热如何吸纳可再生能源，农村的低碳户用供暖如何解决运维简化和经济性问题，以及工业的工业窑炉所需的中高温供热技术有待突破等。

中关村储能产业技术联盟副秘书长岳芬表示，保障电力系统安全和峰时保供是储能两个比较典型的功能，且在接入位置、应用场景、主要服务内容等方面是非常灵活的，并介绍了英国大停电中储能对电力系统实现频率快速恢复和湖南电网侧储能发挥电压支撑与峰时保供作用等案例。

在如何推动储能发展的政策机制方面，岳芬提出了几项建议，一是探索多样化的辅助服务市场品种，希望未来能够在快速和慢速调频辅助服务品种细分与协同方面进行深入研究，在体现储能的快速调频价值的同时，增加对电网的安全保障；二是完善独立储能紧急调用补偿机制，以解决一些省份存在的紧急调用过程中没有获得合理补偿的情况；三是建立独立储能容量成本回收机制，对于能够发挥容量充裕度和峰时保供的储能，出台基于同工同酬的容量价格补偿政策，建立储能稳定的长期收益机制。最后还要重点考虑将三类机制带来的系统成本如何合理地疏导出去。

北京大学大数据国家工程实验室助理研究员王剑晓认为，需求侧电气化将推动能源系统智能化和自动化发展，实现更精准的需求响应，通过负荷控制匹配新能源供给的波动性，从而促进高比例新能源消纳。以美国为例，2019年相比2009年，美国经济增长的同时尖峰负荷并没有出现明显增长，关键原因在于通过需求响应及市场机制，将尖峰用电调整到谷电。

谈到需求侧电气化对清洁化和低碳化的影响，王剑晓以农村“煤改电”为例，能源终端电气化的环境效益显著，减少散煤燃烧，大大降低低空二氧化硫、NOx和PM颗粒物等污染物的排放。在低碳化影响方面，需要考虑新能源的供给是否能够满足热负荷电气化的增加。如果“煤改电”增加的电以煤电形式供给，由于发输配用多个环节的损耗，可能导致更高的全社会碳排放。因此，需求侧电气化要考虑与可再生能源的推进进程相匹配，发挥需求侧电气化在清洁低碳方面的正向影响。

在圆桌讨论环节，谈及迎峰度冬电力低碳保供的压力和挑战，蒋莉萍表示，电力系统与集中供热系统实现横向协同，是当前提升保供电保供热能力最现实可行的措施。对于电力行业来讲，供暖需求较大的北方地区，冬季保供的较大压力还体现在夜间用电低谷时段。在东北、西北地区，冬季供热期也是风电大发期，尤其是半夜时段风电出力最大，而此时的用电需求往往又是最小，但供热的需求又是最大的，产生三期叠加效应。目前这些地区大部分供热供电主力还是按照“以热定电”原则运行的热电联供机组，因此，电力运行的平衡难度非常大，表现为供大于求。如果在提供集中供热的热电站加装电加热储热罐作为供热系统的热源之一，既可实现热电站生产侧的技术解耦，降低火电站发电出力，还可以增加用电低谷时段的用电需求，这对当时当地的风电消纳而言具有一举两得的成效。

围绕容量电价机制，岳芬认为，新型储能作为一种灵活性资源，对它实施容量电价机制或稀缺电价机制，在国外和国内部分省份已经有相关经验，也证明是可行的。比如英国的多元化资源参与容量市场拍卖机制、美国的容量充裕度协议；国内山东、内蒙古等省份也有相应的补偿机制尝试。建议根据容量充裕度和峰时保供的需求，设计容量电价机制，即“以需定价”，将新型储能和燃气、抽水蓄能、煤电等资源一起作为辅助服务的灵活性调节资源组成部分，基于技术中立和同工同酬的原则，将新型储能公平的纳入到容量电价补偿机制当中，按照它发挥的作用去给它定价。

蒋莉萍强调，容量电价机制是基于保供的政策信号，系统级储能电站等具有相同容量支撑作用的设施都应该可以享受容量电价机制。但真正实施起来，还有很多更加细致具体的工作需要做。比如，就具体水平年或时间段而言，享受容量电价的规模如何确定？价格如何形成？系统分析计算确定还是竞争性拍卖？是否需要以及如何区分时段？回答这些问题，需要基于科学系统的经济性分析，且与成本疏导安排相关。总体而言，设施建设和系统运行相关的电力供应成本都将由终端电力用户来买单，所以需要加以细致分析和考量。

关于供暖清洁低碳化机制的问题，胡润青表示，很多地方清洁供暖要求在短期内完成建设，推行电供暖、空气源热泵等技术应用，但持续受到多方面因素的影响，如电采暖电价较高、经济性不足、补贴到期续补问题，以及热泵在高寒地区效率不高等问题。因此，在推动供暖清洁低碳转型中，要因地制宜采用适合的方式进行供暖，利用地热资源或生物质资源等不同的地区资源禀赋。但目前确实仍缺乏一劳永逸的解决方案，经济性等问题还有赖于可再生能源技术、电力市场和环境效益价值的不断发展。

在谈论如何保证用户侧用电绿色化问题，王剑晓认为，由于电能的同质化特性，我们只要保证电力系统当中清洁能源占比在提升，用户侧电气化水平在提升，一定程度就可以保证现在整体碳减排，绿色电力就真的走进了千家万户。但是如何加快推动电力结构绿色化是一个很复杂的问题。在供给侧，需要推动更可靠可控、更高效的电源，才能保证更大范围的资源优化配置。在需求侧，需要着力推动技术经济可行的终端技术。最后是政策保障，政策上如果能对一些市场遴选出来的先进技术做更高的支持，应该可以更好的推动能源终端绿色化的发展。

对于我国冬季电热保供问题，厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强表示，新型低碳供热和供电技术应用与推广的核心问题都在于经济性。比如储能可能会对冬季夜间大量的可再生能源弃峰有所帮助，在充电时长足够的前提下能够成为稳定电源，但带来了成本提高问题。若储能设施因此实行容量电价以解决成本回收，又会带来更深层次“谁来买单”的问题，这都需要更进一步的讨论与设计。对于供热未来的研究方向上，林伯强认为，供热涉及民生，是一个长期复杂问题，在我国越来越多南方地区也产生供热需求的背景下，如何为南方建立起一个适用、更有效率、更清洁、成本更加可负担的供热系统是一个值得进一步研究的问题。

自然资源保护协会中国能源转型项目主任林明彻表示，今年迎峰度夏期间，很多省份采用储能、负荷侧需求管理以及跨省跨区错峰互济等多种低碳措施有力保障电力需求，其中不少办法在冬季可以进一步推广。同时，结合冬季供热特性，因地制宜挖掘生物质供暖、热泵供暖、电储热等多样化技术来实现冬季低碳保供方面也有诸多值得应用和推广的经验。我们也将继续和合作伙伴一起开展相关技术及配套机制的研究与推广，助力能源系统的低碳转型。