【能源互联网洞悉】源网荷储协调互动的发展与效益
编者按：当前世界范围内能源转型加速，国家电网公司也提出建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业的战略目标。建设能源互联网是承接国家能源安全新战略，推动电网和发展高质量发展的关键。在新时代和新战略下，对能源互联网的认识也需要不断深化。国网能源研究院能源互联网研究所聚焦于能源互联网基础理论、综合能源系统规划优化与市场机制、能源电力转型发展、能源互联网新技术新元素、城市智慧能源系统等领域开展了深入研究。本专栏围绕能源互联网关键问题，从理论研究、模型方法和经验实践等方面展开，结合相关成果和研究思考与读者进行交流分享。
文章导读：源网荷储协调互动是能源电力高质量发展的前沿趋势，负荷侧资源和储能将逐渐成为电力系统中的重要调节资源。同时，源网荷储协调互动是新技术新模式赋能电力系统的有力体现，是能源互联网产生实效的重要依托。本文从源网荷储协调互动的基本概念出发，分析了目前需求响应试点、辅助服务市场拓展、交易机制创新等相关实践探索情况，从元素和区域两个维度展望了发展路径，最后提出了源网荷储协调互动的综合效益。
源网荷储协调互动的发展与效益
执笔人：张宁
（国网能源研究院 能源互联网研究所）
一、概念与定位
源网荷储协调互动是指通过将负荷侧资源（多指可控负荷的需求响应）和储能视为电力系统中的主动元素，在规划和运行中实现对各类电源、电网、负荷侧资源和储能的协调优化，丰富系统发展方案选项与调度调节手段，追求电力系统全环节最优，提高全要素生产率和资源市场化配置能力。
源网荷储协调互动是能源电力高质量发展的前沿趋势，负荷侧资源和储能将逐渐成为电力系统中的重要调节资源。随着新能源渗透率持续提升、电力系统调度运行复杂性增强，叠加需求响应和储能等新元素技术逐步发展成熟、商业模式趋于清晰，在源、网、荷、储全环节提升系统灵活性成为发展趋势。国际上，已有多个国家将需求响应和储能作为电力系统规划和运行中的重要资源，支撑能源电力转型发展。
源网荷储协调互动是新技术新模式赋能电力系统的有力体现，是能源互联网产生实效的重要依托。我国负荷侧资源利用方式正从需求侧管理转向需求响应，市场化、实时化是发展方向，能源互联网能够支撑实时双向通信和灵活优化，可有效挖掘负荷调节潜力。同时，储能将分散接入在系统多个环节，需借助能源互联网实现统筹协调和优化控制。通过集成应用大云物移智链等先进数字化技术，能源互联网将推动源-网-荷-储各类元素高效联通，支撑系统全景协调优化。
以经济高效的市场化手段削减尖峰负荷是“十四五”期间电力系统提质增效的可行举措，有助于实现全社会效益最大化。我国电网高峰负荷持续时间较低，绝大部分省份超过最大用电负荷95%的持续时间低于50小时，部分省份仅为20小时左右，且夏季、冬季负荷高峰分别与降温、采暖负荷峰值高度重合，调节潜力可观。相较于投资建设电源和电网，实施需求响应是解决部分地区高峰时段电力供应缺口的经济可行方式，是源网荷储协调优化的最优解。
二、发展现状和前景展望
1、发展现状
目前源网荷储协调互动相关探索集中在需求响应试点、辅助服务市场拓展、交易机制创新等方面。一是在夏季峰荷时段和春节低谷时段开展需求响应试点。自2015年来，多个省份先后开展夏季峰荷时段需求响应“削峰”和春节低谷时段需求响应“填谷”试点，起初为支持政府部门需求响应试点工作，后期国网公司在部分省份主动探索，以缓解系统供需平衡压力。二是将可控负荷等新型资源作为系统辅助服务市场中的调节资源。将可控负荷等纳入电网调度优化控制范畴，增加电网调峰资源，利用市场化机制实现有效补偿和激励，负荷侧资源提供电网调峰服务并获得经济收益。典型实践包括华北电网的源网荷储多元协调调度控制，冀北、上海的虚拟电厂，以及江苏的源网荷协调控制系统。三是考虑源网荷储互动的市场化清洁能源消纳交易机制创新。建立基于清洁能源出力特性的多元主体互动市场化交易机制，实现泛在源网荷储互动资源的大范围汇集、多向交易，促进清洁能源消纳。
2、前景展望
从元素来看，近期重点挖潜降温、采暖和工业生产负荷，中远期逐步将充电、制氢负荷和多元化储能纳入优化范畴。近期，考虑到我国降温、采暖负荷占夏季、冬季最大负荷的比重已超过25%，部分省市已超过或接近50%，降温、采暖负荷具有一定可削减、可时移特性，宜作为源网荷储协同互动的突破口，着重围绕大型公共建筑和工商业企业等进行挖潜；水泥、钢铁、电解铝、纺织等工业生产可通过优化生产方式、控制可时移用电设备进行需求响应，亦具备一定调节空间。中远期，电动汽车充电负荷规模持续提升，调节潜力可观，宜重点布局公交、出租车等集中充电站及居民区停车场；电制氢负荷可控性能较好，在远期电制氢经济性逐步提升之后将成为重要响应资源；此外，随着储能的投资收益机制逐步理顺，多元化的储能技术将成为源网荷储协同互动的关键元素。
从区域来看，近期以东中部地区为主，中远期逐渐转向西部北部新能源基地。近期，负荷中心地区的需求响应发展潜力更大，主要发挥缓解负荷尖峰时期电力供应紧张形势的作用。中远期，随着新能源的大规模开发，需求响应资源开发应更多转向新能源富集地区，如在西部北部地区规模化发展电采暖、电制氢等弹性用电负荷，增强新能源发电的就地消纳能力。
三、综合效益
一是高效实现峰荷时段电力平衡，节省电源、电网投资。通过挖掘负荷侧资源和储能在支撑高峰荷时段的调控价值，以多元化的手段保障电力供需平衡，避免或延缓为满足峰荷容量的电源、电网扩建，节省相关费用支出。
二是促进新能源消纳，助力国家能源转型。通过源网荷储协调互动，丰富系统灵活性资源，全方位提升灵活调节能力，提高新能源消纳利用效率，进而助力我国电源结构加速优化，减少温室气体和污染物排放。
三是提升系统负荷率，实现电力系统提质增效。负荷侧资源和储能均具有较强的跨时间优化能力，支撑改善电力系统发用电负荷曲线特性，提高负荷率，进而减少机组启停成本，降低变压器损耗，实现电力系统全环节提质增效。
四是丰富新技术新模式应用场景，推动新技术新模式发展。源网荷储相关业务开展过程中将为大云物移智链、储能等新技术以及负荷聚合商等新模式创造应用场景，推动新技术新模式发展成熟，实现大范围推广。
五是带动社会企业发展，构建产业合作生态。源网荷储相关业务对能源服务商、辅助服务供应商、能源聚合商、售电公司、设备厂商、汽车厂商、出行服务商等产业链上下游企业发展均具有带动作用，有助于构建良好的合作生态。
作者介绍
张宁，国网能源研究院能源互联网研究所高级研究员，电力系统自动化专业博士，高级工程师。主要从事能源电力规划、能源转型、能源互联网、综合能源等领域研究。发表SCI、EI检索论文30余篇，其中一作一区SCI4篇，一作论文他引200余次，担任《Energy》等20余个SCI期刊审稿人。主笔《中国能源电力发展展望》等著作，参编国网标准3项。曾获行业级一等奖、二等奖，国家电网公司特等奖、一等奖、二等奖等奖项。
团队简介：国网能源研究院能源互联网研究所（简称互联网所）于2015年7月份成立，主要负责能源互联网市场分析及技术经济研究、能源互联网发展政策与战略规划研究、综合能源系统规划运行、城市智慧能源系统研究、综合能源服务业务发展及市场分析、国际能源政策及战略研究等。互联网所内设国际能源政策研究室、物联网经济研究室、综合能源研究室，共有19名员工，平均年龄34岁，其中博士12人，具有高级职称14人，专业覆盖电气工程及其自动化、经济学、环境科学与工程、法学、计算机科学等。曾多次获得“国家电网公司先进集体”、“国家电网公司先进班组”、“国网能源研究院先进集体”、“先进党支部”以及“课题攻关党员创新团队”等称号。
往期回顾
◀【国家能源趋势观察】中东地缘政治格局演变及对我国能源安全影响
◀【新业态新模式创新】能源互联网赋能相关行业发展的商业模式探索研究——以绿色智慧物流为例
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编辑：杨彪
审核：许晓艳
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