挖掘建筑負荷調節潛力 讓電力系統更靈活

　　構建新型電力系統是我國電力系統轉型的重要方向，也是實現碳達峰、碳中和目標的關鍵途徑。新型電力系統建設背景下，新能源的大規模接入，將導致系統特性發生變化，電力系統必須具有強大靈活的調節能力，確保新能源并網后實現發用電平衡。而建筑負荷，則蘊含著巨大的調節潛力。

　　新型電力系統發電側調節資源缺口大

　　電力系統傳統的供需平衡思路是發電側調節，即“源隨荷動”模式。但是，通過發電側資源對沖新能源調節正面臨嚴峻挑戰。一方面，燃氣、抽水蓄能等靈活電源在我國電源裝機中占比遠低于國際先進國家和地區。另一方面，電源調節受限較多。例如，我國冬季易遭遇“氣荒”，導致靈活的燃氣電廠在冬季失去調節能力。此外，碳減排和“能源雙控”對電源調節的約束也日益明顯。運行數據顯示，火電機組運行處于非額定低負荷率的備用狀態會導致能效下降、排放上升。

　　因此，傳統發電側調節資源缺口大，難以滿足未來新型電力系統不斷增長的調控需求。例如深圳電網，本地電源資源少，外來電占比高，調節資源的需求較大。

　　建筑負荷蘊含巨大調節潛力

　　隨著信息與通信技術的快速發展，電力需求側的可觀、可控性顯著增強，挖掘需求側調節潛力，實現“荷隨源動”“源網荷互動”已成為未來高比例新能源高效消納和新型電力系統安全運行的重要途徑。

　　在電力需求側眾多可調節資源類型中，建筑負荷具有與電網負荷高峰時刻高度重合、柔性調節潛力大、相比新建電廠改造投資成本小的特點，是最優質的靈活資源之一。建筑用電中，空調、屋頂光伏、電動汽車充電設施、UPS(不間斷)儲能等均具有優越的調節潛力。以空調為例，由于建筑具有一定保溫性，因此空調短時改變設定溫度或者關斷不會立刻引起室內溫度的劇烈變化，存在靈活用電調節的時間窗口。對于充電樁，當用戶電動汽車接入后，短時調節充電功率，甚至由汽車反向為電網供電對于用戶而言也完全可以接受，因此調節靈活性極強。作為多種靈活負荷的天然聚合體，公共建筑是新型電力系統可挖掘靈活資源的“聚寶盆”。

　　建筑類負荷資源可通過聚合后形成虛擬電廠，參與電網削峰、填谷、備用。“光儲直柔”(光伏發電、儲能、直流配電、柔性用電)等新型建筑還可探索參與一次調頻或者二次調頻。以深圳為例，作為我國負荷密度最高的超大型城市，深圳城市化水平極高，大量樓宇、公共建筑集聚，且溫度高、濕度大，空調用電占比可達到夏季尖峰負荷的40%左右。因此，在以深圳為代表的南方區域城市電網，對樓宇負荷資源靈活性加以發掘利用，具有獨特的稟賦優勢。

　　負荷資源利用方式的創新探索

　　與發電側電源高度集中且確定可控的特性相比，建筑負荷調節具有單體容量小、特性差異大、難以持續穩定等“碎片化”特點。如何實現此類“碎片資源”的有效利用是亟待突破的技術難點。

　　對此，深圳供電局電科院開展了零碳建筑負荷調節機理和調控策略的創新研究，提出采用可調節容量、響應速度、響應可持續時間三個主要指標對建筑負荷調節特性進行描述，將圍護結構保溫性等建筑指標轉化為電網靈活性指標，實現了建筑資源與電網調控體系連接。

　　在此基礎上，繪制城市、城區需求響應潛力地圖，回答了“電網調節資源在哪”“有多大潛力”的重要問題。此外，開發了首款建筑負荷組態調節系統，可根據調節場景的不同，自適應選擇參與調節的建筑用電設備類型，并匹配差異化控制策略，實現建筑用電與電網的友好互動。

　　建筑負荷調節有廣闊前景

　　在加快構建現代能源體系的進程中，建筑作為三大用能部門(工業、交通和建筑)之一，加快推進建筑柔性用電規模化發展，對促進未來新能源大規模并網與消納、實現碳達峰碳中和目標具有重要意義。2021年10月，國務院印發的《2030年前碳達峰行動方案》提出：提高建筑終端電氣化水平，建設“光儲直柔”建筑。在“光儲直柔”技術加持下，建筑負荷的靈活性將進一步釋放，成為新型電力系統靈活性重要來源。

　　可以預見，對建筑負荷調控領域的前期工作和探索，在未來將具有廣闊的應用前景。

　　(作者：王靜單位：深圳供電局電科院)