電力需求側(cè)靈活性系列：2023.09//前言 4一工業(yè)需求側(cè)靈活性含義及其發(fā)展歷程 61.1保障新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定亟待需求側(cè)靈活性發(fā)揮重要作用 61.2需求側(cè)靈活性的含義及其發(fā)展歷程 61.2.1需求側(cè)靈活性的含義及相關(guān)概念辨析 61.2.2我國(guó)需求側(cè)管理發(fā)展歷程 71.3工業(yè)是需求側(cè)靈活性的重要潛力來(lái)源 81.4本報(bào)告研究目的 10二工業(yè)需求側(cè)靈活性的主要來(lái)源及其潛力 11工業(yè)負(fù)荷的基本分類 11不同工業(yè)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)的方式 12典型工業(yè)需求側(cè)靈活性來(lái)源及其潛力 13三全球工業(yè)需求側(cè)靈活性探索與實(shí)踐 15全球工業(yè)需求側(cè)靈活性實(shí)踐 15中國(guó)工業(yè)需求側(cè)靈活性實(shí)踐 17四需求側(cè)靈活性挑戰(zhàn)與工作展望 204.1工業(yè)需求側(cè)靈活性發(fā)展面臨的挑戰(zhàn) 204.1.1技術(shù)限制挑戰(zhàn) 204.1.2經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)監(jiān)管挑戰(zhàn) 204.1.3企業(yè)管理挑戰(zhàn) 214.2推動(dòng)工業(yè)需求側(cè)靈活性的近期工作展望 21參考文獻(xiàn) 22前言電力行業(yè)占全球二氧化碳排放的約40%，推動(dòng)電力生產(chǎn)零碳化和終端用能電氣化已成為全球應(yīng)對(duì)氣候變化、加速能源轉(zhuǎn)型的重要抓手。終端用能電氣化是工業(yè)、交通、建筑等領(lǐng)域的關(guān)鍵減排手段，這將進(jìn)一步提高對(duì)零碳電力供應(yīng)的需求。2022年，全球電力供應(yīng)中仍超過(guò)60%性資源來(lái)應(yīng)對(duì)供需波動(dòng)、實(shí)現(xiàn)從分鐘到年度層面的電力電量平衡。2021年，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》（下簡(jiǎn)稱“方案”）指出，加快構(gòu)建新能源占比逐漸提高新型電力系統(tǒng)要“大力提升電力系統(tǒng)綜合調(diào)節(jié)能力”，“加快靈活調(diào)節(jié)電源建設(shè)”，“建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”，山研究所在2022年發(fā)布的《先立后破，邁向零碳電力?探索適合中國(guó)國(guó)情的新型電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)路徑》報(bào)告認(rèn)段。務(wù)。從宏觀看，2015年至2022年間全社會(huì)用電量年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)6.1%，最大用電負(fù)荷增速更高，年復(fù)合增長(zhǎng)率為7.1%，負(fù)荷側(cè)呈現(xiàn)出更大的波動(dòng)性。從局部看，供需矛盾已經(jīng)在部分地區(qū)凸顯：2022年7、8月迎峰度夏期間，全國(guó)有21著消費(fèi)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)，華東、華中和南方區(qū)域負(fù)荷已呈現(xiàn)夏季和冬季雙峰現(xiàn)象：2022年2月迎峰度冬期間，江西、湖南、四川、重慶、上海、貴州等地部分時(shí)段電力供需平衡偏緊?？梢?，相比于電量平衡，電力負(fù)荷平衡的挑戰(zhàn)更加嚴(yán)峻，亟需優(yōu)化升級(jí)需求側(cè)管理手段助力緩解供需矛盾。從現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)需求側(cè)管理仍以有序用電為主，尚未形成完善的市場(chǎng)化運(yùn)作機(jī)制，用戶側(cè)負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)儲(chǔ)備不足、主動(dòng)響應(yīng)能力開發(fā)程度較低。2023應(yīng)章節(jié)，強(qiáng)調(diào)按照市場(chǎng)化、常態(tài)化、聚合化、可靠化方向推進(jìn)需求響應(yīng)工作，到2025年各省需求響應(yīng)能力達(dá)到3%—5%，同時(shí)明確有序用電與需求響應(yīng)的邊界、要求精細(xì)化開展有序用電工作。礎(chǔ)工作。在各類用戶中，我國(guó)工業(yè)用戶用電量達(dá)到57001億千瓦時(shí)，在全社會(huì)用電量占比高達(dá)65%，而且我國(guó)工力有助于制定更加合理的電力需求側(cè)管理方案。發(fā)揮重要作用。一、工業(yè)需求側(cè)靈活性含義及其發(fā)展歷程作用2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、20602021《2030“構(gòu)建新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)“到2025年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到20%左右“到2030年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到25%左右。截至2022年底，29.6%，13.7%。202362030）推動(dòng)新能源成為發(fā)電量40%20%（20302045、鞏固完善期（20452060）。建設(shè)新型電力系統(tǒng)的階段性目標(biāo)層層推進(jìn)，意味著未來(lái)以風(fēng)電、光伏為代表的可再生能源電力滲透率將繼續(xù)快速提升，加劇電源側(cè)出力的波動(dòng)性和不確定性，再疊加需求側(cè)的波動(dòng)性，電力系統(tǒng)未來(lái)將會(huì)面臨更為嚴(yán)峻的供需平衡挑戰(zhàn)。因此，電力系統(tǒng)的靈活性亟待提升，以保障電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。目前，我國(guó)的電力系統(tǒng)靈活性主要來(lái)自于靈活性改造后的煤電機(jī)組、常規(guī)水電、抽水蓄能、電化學(xué)儲(chǔ)能、氣電機(jī)組等“十三五煤電靈活性改造實(shí)際完成不到6000萬(wàn)千瓦，而且爬坡速度較慢、啟停時(shí)間較長(zhǎng)、煤耗升高等問(wèn)題也使得煤電機(jī)組無(wú)法成為理想的調(diào)節(jié)手段。常規(guī)水電具有明顯的地域限制和季節(jié)性限制，其調(diào)節(jié)能力也受到流域內(nèi)梯級(jí)調(diào)度、農(nóng)業(yè)水利等影響。此外，發(fā)展氣電受到國(guó)內(nèi)氣源不足的能源安全約束，抽水蓄能地域限制明顯且建設(shè)周期較長(zhǎng)，電化學(xué)儲(chǔ)能也面臨著調(diào)節(jié)時(shí)間較短、成本較高等問(wèn)題。截至2022年底，具備快速調(diào)節(jié)能力的抽水蓄能、電化學(xué)儲(chǔ)能、燃?xì)獍l(fā)電僅占電力系統(tǒng)總裝機(jī)的6.6%。因此，僅靠發(fā)電側(cè)靈活性無(wú)法滿足電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性需求。電網(wǎng)側(cè)的靈活性也受到線路輸電能力、區(qū)域協(xié)調(diào)、電力市場(chǎng)等多個(gè)因素影響，調(diào)整較為復(fù)雜。而需求側(cè)的靈活性分布廣泛，可快速響應(yīng)電力供需變化、實(shí)現(xiàn)多時(shí)間尺度負(fù)荷調(diào)節(jié)，同時(shí)調(diào)用成本較低，在提高電力系統(tǒng)靈活性方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，開發(fā)需求側(cè)靈活性成為了保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的迫切需求。需求側(cè)靈活性的含義及其發(fā)展歷程需求側(cè)靈活性的含義及相關(guān)概念辨析需求側(cè)靈活性（Demand-sideFlexibility,DSF）通常是指電力用戶可以根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需求而調(diào)整自身用電行為的能力，是電力需求側(cè)管理的重要組成部分。2023年發(fā)布的《電力需求側(cè)管理辦法（征求意見稿）》指出，需求側(cè)管理是指加強(qiáng)全社會(huì)用電管理，綜合采取合理可行的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和管理措施，優(yōu)化配置電力資源，在用電環(huán)節(jié)實(shí)施需求響應(yīng)、節(jié)約用電、電能替代、綠色用電、智能用電、有序用電，推動(dòng)電力系統(tǒng)安全降碳、提效降耗信息通信技術(shù)與用電技術(shù)的融合，來(lái)幫助電力用戶挖掘需求側(cè)靈活性資源。需求側(cè)靈活性潛力主要通過(guò)需求響應(yīng)的方式得以應(yīng)用。需求響應(yīng)（Demand-sideResponse，DR）是指用戶根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需求自愿調(diào)整用電行為。通過(guò)需求響應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)削峰填谷，提高電力系統(tǒng)靈活性，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)可再生能源電力消納是需求側(cè)管理的重要技術(shù)手段。需求側(cè)管理、需求側(cè)靈活性以及需求響應(yīng)之間的關(guān)系如圖表1所示。圖表1 需求側(cè)管理及需求側(cè)靈活性的含義及分類為用戶進(jìn)一步節(jié)約用能成本提高需求側(cè)靈活性挖掘的電量基數(shù)促進(jìn)可再生能源電力消納先進(jìn)技術(shù)助力需求側(cè)靈活性資源開發(fā)通過(guò)信息通信技術(shù)與用電技術(shù)理智能化水平在終端消費(fèi)環(huán)節(jié)實(shí)施以電代煤促進(jìn)用戶提高能效，實(shí)現(xiàn)用電環(huán)節(jié)電力電量節(jié)約引導(dǎo)電力用戶根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需求自愿調(diào)整用電行為基于激勵(lì)的響應(yīng)為用戶進(jìn)一步節(jié)約用能成本提高需求側(cè)靈活性挖掘的電量基數(shù)促進(jìn)可再生能源電力消納先進(jìn)技術(shù)助力需求側(cè)靈活性資源開發(fā)通過(guò)信息通信技術(shù)與用電技術(shù)理智能化水平在終端消費(fèi)環(huán)節(jié)實(shí)施以電代煤促進(jìn)用戶提高能效，實(shí)現(xiàn)用電環(huán)節(jié)電力電量節(jié)約引導(dǎo)電力用戶根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需求自愿調(diào)整用電行為基于激勵(lì)的響應(yīng)需求側(cè)靈活性基于價(jià)格的響應(yīng)電能替代節(jié)約用電需求響應(yīng)可中斷/削減負(fù)荷直接負(fù)荷控制需求側(cè)管理尖峰電價(jià)等實(shí)時(shí)/動(dòng)態(tài)電價(jià)分時(shí)電價(jià)智能用電輔助服務(wù)容量機(jī)制等智能用電輔助服務(wù)容量機(jī)制等綠色用電緊急需求響應(yīng)資料來(lái)源：2023年《電力需求側(cè)管理辦法（征求意見稿）》，落基山研究所綠色用電緊急需求響應(yīng)我國(guó)需求側(cè)管理發(fā)展歷程自2011保障電力安全等需求側(cè)管理實(shí)踐。2015理和實(shí)施需求響應(yīng)。2016《國(guó)家能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略（2016-2030動(dòng)。工業(yè)和信息化部也印發(fā)《工業(yè)領(lǐng)域電力需求側(cè)管理專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃（2016-20202017（國(guó)家發(fā)改委）等六部委聯(lián)合印發(fā)《電力需求側(cè)管理辦法（修訂版的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)機(jī)制。2021年，由工業(yè)領(lǐng)域電力需求側(cè)促進(jìn)中心牽頭組織編制了《電力需求側(cè)管理通用規(guī)范第1力需求側(cè)管理通用規(guī)范第2部分：術(shù)語(yǔ)》兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，由全國(guó)電力需求側(cè)管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出并歸口，進(jìn)一步規(guī)范了電力需求側(cè)管理的標(biāo)準(zhǔn)。同年，國(guó)家能源局修訂發(fā)布了《電力并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定》、《電力輔助服務(wù)管理辦法》，旨在擴(kuò)大電力輔助服務(wù)新主體，豐富電力輔助服務(wù)新品種，完善用戶分擔(dān)共享新機(jī)制，健全市場(chǎng)形成價(jià)格新機(jī)制。2022年1月，國(guó)家發(fā)改委等部門發(fā)布的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》確立了工業(yè)資源的重要調(diào)節(jié)地位，生產(chǎn)工藝和流程，發(fā)揮可中斷負(fù)荷、可控負(fù)荷等功能。2023年5月，發(fā)改委等再出臺(tái)《電力需求側(cè)管理辦法（征求意見稿）》，明確提出到2025年，各省需求響應(yīng)能力達(dá)到最大用電負(fù)荷的3%—5%，其中年度最大用電負(fù)荷峰谷差率超過(guò)40%的省份達(dá)到5%或以上；到2030源共享互濟(jì)。圖表2 需求側(cè)管理相關(guān)政策時(shí)間路線圖2016-2022016-202需求側(cè)管理通用20112016202120222015201720212023發(fā)改委等《電力需求側(cè)管理辦法》資料來(lái)源：落基山研究所整理工業(yè)是需求側(cè)靈活性的重要潛力來(lái)源工業(yè)負(fù)荷基數(shù)大、調(diào)節(jié)潛力高，是電力系統(tǒng)需求側(cè)靈活性挖掘的重要來(lái)源。電力需求側(cè)用戶主要包括工業(yè)、商業(yè)、居民住宅等部門充電設(shè)施、用戶側(cè)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化聚合等新型負(fù)荷側(cè)資源國(guó)電力科學(xué)研究院的調(diào)研分析，我國(guó)削峰潛力、填谷潛力排名前15的行業(yè)均屬工業(yè)領(lǐng)域，主要集中在水泥、鋼鐵、鐵合金、碳化硅、電解鋁、電解鎂等行業(yè)，同時(shí)以水泥、電解類、鋼鐵為代表的電價(jià)敏感型行業(yè)參與電力需能源消納等典型電網(wǎng)調(diào)節(jié)場(chǎng)景。圖表3 我國(guó)各類電力用戶的用電量占比各終端部門用電量占比14.1%14.2%14.1%14.2%14.6%14.1%15.5%15.8%16.4%16.1%17.1%17.2%69.0%68.3%68.2%67.5%66.0%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%

2018 2019 2020 2021

全社會(huì)用電量（億千瓦時(shí)）9000080000700006000050000400003000020000100000第一產(chǎn)業(yè)

居民生活 全社會(huì)用電量數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2022，落基山研究所因此，開發(fā)工業(yè)需求側(cè)靈活性對(duì)于保障我國(guó)電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠具有重要意義。雖然我國(guó)從上世紀(jì)90電力需求側(cè)管理，但之前主要依靠計(jì)劃調(diào)度模式。目前有序用電的優(yōu)先級(jí)制定較為粗糙，工業(yè)企業(yè)負(fù)荷往往被強(qiáng)制性的拉閘限電，導(dǎo)致停工停產(chǎn)、造成經(jīng)濟(jì)損失，電力系統(tǒng)對(duì)工業(yè)負(fù)荷主動(dòng)響應(yīng)能力的挖掘尚不充分。近年來(lái)，伴隨著碳達(dá)峰碳中和、新型電力系統(tǒng)等目標(biāo)的提出，實(shí)現(xiàn)需求側(cè)的可觀可控、彈性地參與電力平衡已成為電力系統(tǒng)的建設(shè)重點(diǎn)之一，已有多個(gè)省份開始需求響應(yīng)、虛擬電廠等實(shí)踐試點(diǎn)。而且，信息技術(shù)發(fā)展與電力市場(chǎng)化改革為工業(yè)需求側(cè)靈活性的新一輪開發(fā)提供了重要技術(shù)支撐與市場(chǎng)條件。勢(shì)，全面賦能工業(yè)精益生產(chǎn)的同時(shí)，也為節(jié)能降碳、參與電網(wǎng)互動(dòng)間接賦能。比如鋼鐵行業(yè)提出了“超級(jí)自動(dòng)化、極致柔性”、“極致能效”等行業(yè)發(fā)展目標(biāo)。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的深入推進(jìn)及融合，基于模型和數(shù)據(jù)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的方法將充分考慮生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中電參數(shù)和非電參數(shù)的耦合關(guān)系，通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)、安全和經(jīng)濟(jì)等約束的等價(jià)邊界量化，可實(shí)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)工況中柔性負(fù)荷的解耦，實(shí)現(xiàn)溫控類、電解類、球磨類、廣義儲(chǔ)能類等可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源的時(shí)空特性精準(zhǔn)挖掘。從市場(chǎng)角度而言，隨著電力市場(chǎng)建設(shè)的逐步完善，需求側(cè)資源也被賦予更重要的市場(chǎng)主體地位。根據(jù)2023發(fā)布的《電力需求側(cè)管理辦法（征求意見稿）》，電網(wǎng)企業(yè)將加快構(gòu)建可用、可控的需求響應(yīng)資源庫(kù)，符合/10/10業(yè)企業(yè)開發(fā)和利用需求側(cè)靈活性提供了更多的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)手段，有望充分調(diào)動(dòng)企業(yè)參與需求側(cè)管理的積極性。本報(bào)告研究目的基于以上背景，落基山研究所（RMI）需求側(cè)靈活性系列報(bào)告首先將重點(diǎn)放在工業(yè)部門，本篇報(bào)告及后續(xù)的系列行業(yè)報(bào)告將著重探討開發(fā)工業(yè)需求側(cè)靈活性的技術(shù)層面核心問(wèn)題，即各類工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的負(fù)荷可調(diào)節(jié)潛力。保障電力系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性、促進(jìn)電力系統(tǒng)低碳化進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。//二、工業(yè)需求側(cè)靈活性的主要來(lái)源及其潛力工業(yè)負(fù)荷的基本分類首先，需了解工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的各類負(fù)荷特點(diǎn)，才能進(jìn)一步挖掘負(fù)荷調(diào)整空間，進(jìn)而做出合理的需求響應(yīng)決策。從生產(chǎn)功能角度而言，工業(yè)負(fù)荷可分為生產(chǎn)性負(fù)荷和非生產(chǎn)性負(fù)荷（圖表4）。程中，由于生產(chǎn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)、電加熱或者電化學(xué)過(guò)程而消耗的電力。生產(chǎn)性負(fù)荷又可分為三類：主要生產(chǎn)負(fù)荷、輔助生產(chǎn)負(fù)荷、安全保障負(fù)荷。對(duì)于生產(chǎn)性負(fù)荷而言，其可調(diào)節(jié)潛力決于各工業(yè)用戶的終端設(shè)備功等功能的輔助性負(fù)荷。由于各類工業(yè)的生產(chǎn)工藝不同，主要用電設(shè)備及其負(fù)荷占比均有較大差異。通常情況下，生產(chǎn)性負(fù)荷是工業(yè)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)的最主要來(lái)源。圖表4 工業(yè)負(fù)荷按功能分類一覽核心環(huán)節(jié)各類設(shè)備的用電負(fù)荷主要生產(chǎn)負(fù)荷核心環(huán)節(jié)各類設(shè)備的用電負(fù)荷生產(chǎn)性負(fù)荷工業(yè)負(fù)荷非生產(chǎn)性負(fù)荷

輔助生產(chǎn)負(fù)荷安全保障負(fù)荷保障生產(chǎn)過(guò)程安全性的相關(guān)設(shè)備用電負(fù)荷用于輔助主要生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的相關(guān)設(shè)備用電負(fù)荷辦公照明辦公電器保障生產(chǎn)過(guò)程安全性的相關(guān)設(shè)備用電負(fù)荷用于輔助主要生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的相關(guān)設(shè)備用電負(fù)荷空調(diào)制冷/制熱其他類型非生產(chǎn)性負(fù)荷資源來(lái)源：中國(guó)電力科學(xué)研究院，落基山研究所荷、可轉(zhuǎn)移負(fù)荷和可削減負(fù)荷（圖表5）。不可調(diào)節(jié)負(fù)荷通常對(duì)供電的可靠性要求高，一旦改變其用電行方式需要用戶頻繁進(jìn)行開關(guān)設(shè)備的調(diào)整，通常適用于小時(shí)級(jí)和日內(nèi)時(shí)間尺度的調(diào)節(jié)。圖表5 工業(yè)負(fù)荷按調(diào)節(jié)方式分類一覽通過(guò)提前簽訂協(xié)議，在電網(wǎng)高峰時(shí)段通過(guò)提前簽訂協(xié)議，在電網(wǎng)高峰時(shí)段或緊急狀況下，電力用戶可中斷的負(fù)荷部分可調(diào)節(jié)負(fù)荷工業(yè)負(fù)荷

可轉(zhuǎn)移負(fù)荷可削減負(fù)荷戶生產(chǎn)或電網(wǎng)安全穩(wěn)定造成重大影響戶生產(chǎn)或電網(wǎng)安全穩(wěn)定造成重大影響資源來(lái)源：中國(guó)電力科學(xué)研究院，落基山研究所不同工業(yè)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)的方式根據(jù)工藝流程特點(diǎn)，工業(yè)可分為連續(xù)型生產(chǎn)工業(yè)和非連續(xù)型生產(chǎn)工業(yè)，分別對(duì)應(yīng)差異化的需求響應(yīng)策略。連續(xù)型生產(chǎn)工業(yè)，也稱為流程性生產(chǎn)工業(yè)，是指物料均勻、連續(xù)地按一定工藝順序流動(dòng)，在流動(dòng)中不斷改變形態(tài)和性來(lái)提供靈活性。非連續(xù)型工業(yè)，也稱為離散型工業(yè)，是指單個(gè)的、可用特定的單位（積）調(diào)節(jié)性相對(duì)更高，調(diào)節(jié)方式選擇更為靈活，典型非連續(xù)型生產(chǎn)工業(yè)包括食品、機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)等。不同工業(yè)可通過(guò)調(diào)節(jié)生產(chǎn)溫度、生產(chǎn)速度、輸入電流或輸入電壓等運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷調(diào)節(jié)。荷的典型工業(yè)是鋼鐵行業(yè)：例如在煉鋼過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整鋼鐵精煉爐的測(cè)溫加料時(shí)間、高溫精煉時(shí)間、升溫速動(dòng)控制系統(tǒng)，在不中斷熔煉爐的情況下，根據(jù)外生電力的可用性實(shí)時(shí)改變功耗；當(dāng)電力供應(yīng)不足/中的智能熔煉罐會(huì)降低/活性。除了通過(guò)自身負(fù)荷調(diào)節(jié)外，一些大型工業(yè)可以通過(guò)自有發(fā)電資源的方式參與需求響應(yīng)。工業(yè)用戶可通過(guò)自備電廠供電替代電網(wǎng)輸電來(lái)降低電網(wǎng)負(fù)荷的需求，或者通過(guò)分布式備用電池來(lái)參與需求響應(yīng)，提供需求側(cè)靈活性。例如，根據(jù)GlobalEnergyMonitor數(shù)據(jù)，中國(guó)在運(yùn)自備煤電廠裝機(jī)共計(jì)超過(guò)130GW，占所有在運(yùn)煤電裝機(jī)的12.0%，主要集中在鋁（約76GW）、化工（約26GW）、鋼鐵（約10GW）類不容忽視的提供工業(yè)需求側(cè)靈活性的重要途徑。工業(yè)行業(yè)在低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展過(guò)程中，企業(yè)的自備電廠轉(zhuǎn)型升級(jí)也迫在眉睫，除了傳統(tǒng)煤電機(jī)組向高效環(huán)保升級(jí)外，投資可再生能源和儲(chǔ)能可能是更為長(zhǎng)遠(yuǎn)的路徑，有利于實(shí)現(xiàn)電力的清潔化與低碳化，并規(guī)避化石燃料價(jià)格的波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也為電網(wǎng)提供了更多的零碳靈活性來(lái)源。典型工業(yè)需求側(cè)靈活性來(lái)源及其潛力不同類型工業(yè)的主要負(fù)荷調(diào)節(jié)設(shè)備、參與需求響應(yīng)的時(shí)間尺度以及響應(yīng)潛力（即可調(diào)負(fù)荷占比）均有明顯差異。圖表6展示了一些典型工業(yè)的相關(guān)研究與實(shí)踐情況。在政策、技術(shù)、補(bǔ)貼等理想條件下，紡織行業(yè)最高可實(shí)現(xiàn)35%左右的響應(yīng)潛力，電解鋁最大可調(diào)節(jié)負(fù)荷比例22%，鋼鐵行業(yè)也能實(shí)現(xiàn)最高約20%的調(diào)節(jié)潛力，水泥、玻璃、設(shè)備制造等行業(yè)的響應(yīng)潛力也均在20%以上。圖表6 典型工業(yè)需求側(cè)靈活性的主要調(diào)控設(shè)備響應(yīng)時(shí)間及響應(yīng)潛力工業(yè)類型

主要調(diào)控設(shè)備

響應(yīng)時(shí)間準(zhǔn)備時(shí)間 響應(yīng)時(shí)長(zhǎng) 恢復(fù)投運(yùn)時(shí)間

響應(yīng)潛力電解鋁

2smin1h2h4h8h

1-2hsmin1h2h4h8h

2smin1h2h4h8h

20%

每班次（軋鋼）smin1h2h4h8h10-30mi）

0.5-1hsmin1h2h4h8h

每班次（軋鋼）smin1h2h4h8h10-30mi）

20%鐵合金水泥

還原爐等回轉(zhuǎn)窯、立窯等

1-2hsmin1h2h4h8h1-2hsmin1h2h4h8h

0.5-4hsmin1h2h4h8h0.5-2hsmin1h2h4h8h

1-2hsmin1h2h4h8h1-2hsmin1h2h4h8h

30%24%紡織織布機(jī)、加彈機(jī)等

0.5-1hsmin1h2h4h8h

0.5-4hsmin1h2h4h8h

0.5-1hsmin1h2h4h8h

35%玻璃

0.5-2hsmin1h2h4h8h

0.5-3hsmin1h2h4h8h

0.5-2hsmin1h2h4h8h

25%設(shè)備制造

高頻爐等

1-2hsmin1h2h4h8h

0.5-3hsmin1h2h4h8h

1-2hsmin1h2h4h8h

20%資源來(lái)源：國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院程元等，中國(guó)電力科學(xué)研究院，落基山研究所*恢復(fù)投運(yùn)是指從受一定調(diào)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)恢復(fù)到正常運(yùn)行的狀態(tài)，而非從中斷狀態(tài)恢復(fù)至運(yùn)行狀態(tài)三、全球工業(yè)需求側(cè)靈活性探索與實(shí)踐全球工業(yè)需求側(cè)靈活性實(shí)踐工業(yè)的需求側(cè)靈活性潛力挖掘在全球各國(guó)均具有重要意義。圖表7展示了中國(guó)與其他典型國(guó)家的電力終端消費(fèi)結(jié)構(gòu)。其中，除了中國(guó)具有最高的工業(yè)電力消費(fèi)占比（60%）之外，德國(guó)的工業(yè)終端電力消費(fèi)占比也達(dá)到了44%。為了實(shí)現(xiàn)到2030年可再生能源發(fā)電比例達(dá)到80%工業(yè)需求響應(yīng)潛力可達(dá)10GW，約占全國(guó)最大負(fù)荷的13%。對(duì)于美國(guó)而言，盡管其工業(yè)用戶電力消費(fèi)占比僅為19%，但根據(jù)美國(guó)環(huán)境署統(tǒng)計(jì)，2021年美國(guó)通過(guò)需求響應(yīng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)削峰12GW，其中工業(yè)用戶貢獻(xiàn)了45.6%，充分體現(xiàn)出工業(yè)用戶挖掘靈活性的優(yōu)越性。圖表7 2020年部分國(guó)家分部門電力消費(fèi)結(jié)構(gòu)19% 0%39%19% 0%39%34%8%26% 39%31% 30% 2%38%28% 35% 29%34% 0%36%3%28%32% 44% 26%26% 60% 17%7%14%澳大利亞0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%工業(yè) 交通 居民 商業(yè)及公共服務(wù) 其他數(shù)據(jù)來(lái)源：國(guó)際能源署IEA，落基山研究所由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平的差異，不同國(guó)家的工業(yè)需求側(cè)靈活性潛力及重點(diǎn)行業(yè)有所不同。圖表8展示了七個(gè)國(guó)發(fā)需求尤為迫切。而對(duì)于澳大利亞而言，有色金屬制造的用電占比更高，其負(fù)荷調(diào)節(jié)的潛力開發(fā)更為重要。此外，食品生產(chǎn)制造在法、英、美等發(fā)達(dá)國(guó)家也有明顯占比。圖表8 各國(guó)不同工業(yè)電力消費(fèi)在總消費(fèi)占比3%3%3%3%17%11%2%11%13%2%6%7%6%11%14%3%12%7%19%14%7%14%11%10%6%7%10%27%23%15%7%24%18%4%5%11%12%7%13%7%7%58%10%20%39%30%26%16%17%40%38%80%60%40%20%0%德國(guó) 英

法國(guó) 中

美國(guó) 日

澳大利亞食品飲料煙草制造

機(jī)械 造紙印

化工及石化 鋼

有色金屬制造 其他數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)電力統(tǒng)計(jì)年鑒，歐洲輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商聯(lián)盟TenneT，美國(guó)能源信息署，日本電力公司聯(lián)盟，澳大利亞氣候變化、能源、環(huán)境和水部，落基山研究所從實(shí)踐來(lái)看，歐洲一些發(fā)達(dá)國(guó)家已在工業(yè)需求側(cè)靈活性挖掘方面有顯著進(jìn)展。圖表9展示了歐洲6可參與需求響應(yīng)的負(fù)荷潛力占全社會(huì)最大負(fù)荷的占比。其中，英國(guó)、荷蘭和比利時(shí)的工業(yè)需求響應(yīng)潛力占比最高，占比均為17%，而其他國(guó)家該占比也都超過(guò)10%的需求響應(yīng)實(shí)際參與量已開發(fā)至潛力的60%左右，而德國(guó)和西班牙的開發(fā)程度相對(duì)較低，僅為30%。圖表9 2020年典型國(guó)家工業(yè)需求側(cè)靈活性潛力及實(shí)施情況參與需求響應(yīng)的負(fù)荷占峰荷比例17%17%17%17%17%13%13%10%

需求響應(yīng)實(shí)際參與量占總潛力比例70%60%50%40%30%6%4%2%0%英國(guó) 荷

比利時(shí) 西班牙 德

20%10%0%法國(guó)需求響應(yīng)潛力占最高負(fù)荷比 實(shí)際參與需求響應(yīng)占需求響應(yīng)潛力右）數(shù)據(jù)來(lái)源：歐洲輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商聯(lián)盟TenneT，落基山研究所中國(guó)工業(yè)需求側(cè)靈活性實(shí)踐步、需求響應(yīng)相關(guān)機(jī)制和配套政策的完善都為規(guī)模化開發(fā)工業(yè)需求側(cè)靈活性潛力創(chuàng)造了條件。流器為負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍更廣的晶閘管整流器，鋼鐵行業(yè)推廣電力負(fù)荷占比更高的的短流程技術(shù)以替代長(zhǎng)流程技術(shù)等。而且，近年來(lái)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的發(fā)展使得工業(yè)能更加精準(zhǔn)地實(shí)施負(fù)荷調(diào)節(jié)，并與電網(wǎng)實(shí)時(shí)互動(dòng)。在市場(chǎng)和政策機(jī)制層面，2021年，國(guó)家能源局發(fā)文提出貫徹落實(shí)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》有關(guān)要求，全減少系統(tǒng)運(yùn)行峰谷差。近年來(lái)全國(guó)多個(gè)省份陸續(xù)出臺(tái)了需求響應(yīng)專項(xiàng)政策并開展了相應(yīng)的實(shí)踐，圖表10總結(jié)//圖表10 典型省份現(xiàn)有工商業(yè)需求響應(yīng)政策匯總政策文件發(fā)布時(shí)間參與主體響應(yīng)能力目標(biāo)響應(yīng)方式價(jià)格機(jī)制云南《2023年云南省電力需求響應(yīng)方案》2023.04.27?2.5/千瓦時(shí)；5元/千瓦時(shí)和0元/1元/千瓦時(shí)和0元/千瓦時(shí)甘肅2023.04.21電力用戶、負(fù)荷聚合商等最大響應(yīng)能力不低于100萬(wàn)千瓦應(yīng)條款發(fā)放給電力用戶和負(fù)荷聚合商四川《2023年四川省電力需求側(cè)市場(chǎng)化響應(yīng)實(shí)施方案》2023.04.1910千伏及以上工商業(yè)電力用戶、負(fù)荷聚合商等最大用電負(fù)荷5%左右的需求側(cè)市場(chǎng)化響應(yīng)能力?P1和P2河北員會(huì)關(guān)于進(jìn)一步做好河北南部電網(wǎng)電力需求響應(yīng)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)工作的通知》2023.04.06電力用戶、負(fù)荷聚合商兩類?日前響應(yīng)、日內(nèi)響應(yīng)、實(shí)時(shí)響應(yīng)當(dāng)負(fù)荷響應(yīng)率低于80%當(dāng)負(fù)荷響應(yīng)率在80%-120%清價(jià)格進(jìn)行補(bǔ)貼；當(dāng)負(fù)荷響應(yīng)率高于120%120%-150%部分按有效響應(yīng)電量乘以出清價(jià)格的0.5倍進(jìn)行補(bǔ)貼150%貴州征求意2023.04.07電力用戶、負(fù)荷聚合商等力爭(zhēng)電力需求響應(yīng)交易規(guī)模占年度最大用電負(fù)荷的5%左右響應(yīng)價(jià)格上限為1.5元/千瓦時(shí)。交易中心會(huì)同調(diào)度中心結(jié)合每日需求響應(yīng)出清結(jié)果，做好需求響應(yīng)分?jǐn)傎M(fèi)用結(jié)算天津《天津市2023年春節(jié)期間電力需求響應(yīng)實(shí)施細(xì)則》2023.01.11?邀約型填谷需求響應(yīng)為固定補(bǔ)償模式，價(jià)格為1元/千瓦時(shí)江蘇《江蘇省電力需求響應(yīng)實(shí)施細(xì)則(修訂征求意見稿)》2022.10.24形成最大用電負(fù)荷5%以上的需求響應(yīng)能力約定需求響應(yīng)和實(shí)時(shí)需求響應(yīng)約定響應(yīng)谷時(shí)段可再生能源消納補(bǔ)貼為5元/補(bǔ)貼為8元/千瓦寧夏《寧夏回族自治區(qū)電力需求響應(yīng)管理辦法》2022.06.14電力用戶、負(fù)荷聚合商等最大響應(yīng)能力不超過(guò)最大用電負(fù)荷的5%削峰需求響應(yīng)和填谷需求響應(yīng)1.削峰響應(yīng)按照2元/千瓦時(shí)補(bǔ)貼，補(bǔ)償費(fèi)用按照有效響應(yīng)量2.填谷響應(yīng)按照0.35元/山東《2022年全省電力可中斷負(fù)荷需求響應(yīng)工作方案》2022.06.07儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商力爭(zhēng)全省電力需求響應(yīng)200萬(wàn)千瓦緊急型需求響應(yīng)和經(jīng)濟(jì)型需求響應(yīng)根據(jù)需求響應(yīng)類型分檔，第一檔每響應(yīng)1千瓦負(fù)荷不超過(guò)2元/（千瓦·月）//圖表10 典型省份現(xiàn)有工商業(yè)需求響應(yīng)政策匯總政策文件發(fā)布時(shí)間參與主體響應(yīng)能力目標(biāo)響應(yīng)方式價(jià)格機(jī)制廣東2022.04.16施等逐步形成年度最大用電負(fù)荷5%的響應(yīng)能力日前邀約需求響應(yīng)等邀約申報(bào)價(jià)格上限為3500元/MWh可中斷負(fù)荷申報(bào)價(jià)格上限為5000元/MWh可中斷負(fù)荷虛擬電廠申報(bào)可響應(yīng)容量下限為0.3MW安徽2022.01.19電力用戶、負(fù)荷聚合商等逐步形成全省最大用電負(fù)荷5%左右的需求響應(yīng)能力約時(shí)需求響應(yīng)、實(shí)時(shí)需求響應(yīng)廣西2021.12.28電力用戶、負(fù)荷聚合商等?邀約型需求響應(yīng)暫定響應(yīng)價(jià)格上限為2.5元/kW求響應(yīng)市場(chǎng)損益上限為0.01元/kWh湖北2021.06.18工業(yè)用戶、負(fù)荷聚合商、儲(chǔ)能資源用戶等形成湖北電網(wǎng)最大用電負(fù)荷3%-5%左右的需求響應(yīng)能力日前響應(yīng)邀約、日內(nèi)響應(yīng)邀約有效響應(yīng)補(bǔ)貼=有效響應(yīng)量×響應(yīng)系數(shù)×實(shí)際補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)按實(shí)際有效需求響應(yīng)用戶中報(bào)價(jià)最高值確定浙江《關(guān)于開展2021年度電力需求響應(yīng)工作的通知》2021.06.08電力用戶、負(fù)荷聚合商等全市儲(chǔ)備用戶側(cè)削峰響應(yīng)能力20萬(wàn)千瓦以上,具備最高用電負(fù)荷5%以上的削峰能力電量補(bǔ)貼最高4元/kW陜西《2021年陜西省電力需求響應(yīng)工作方案》2021.05.21電力用戶、負(fù)荷聚合商等?緊急型需求響應(yīng)和經(jīng)濟(jì)型需求響應(yīng)三類根據(jù)調(diào)控時(shí)間有不同的需求響應(yīng)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)福建2022.05.24電樁運(yùn)營(yíng)用戶形成占福建電網(wǎng)最大用電負(fù)荷5%左右的需求響應(yīng)能力激勵(lì)型需求響應(yīng)：日內(nèi)實(shí)時(shí)響應(yīng)和日前邀約根據(jù)用戶實(shí)際響應(yīng)量占申報(bào)響應(yīng)量的比例，設(shè)置補(bǔ)貼價(jià)格系數(shù)重慶2022年重慶電網(wǎng)需求2022.04.30電力用戶、負(fù)荷聚合商等?約定需求響應(yīng)和實(shí)時(shí)需求響應(yīng)10元/千瓦/庫(kù)等用戶為15元/千瓦/1元/千瓦/次資源來(lái)源:落基山研究所整理//四、需求側(cè)靈活性挑戰(zhàn)與工作展望工業(yè)需求側(cè)靈活性發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)。技術(shù)限制挑戰(zhàn)然不足，具備聯(lián)網(wǎng)能力的設(shè)備信息交互接口不統(tǒng)一，這些技術(shù)缺失使得工業(yè)的靈活性潛力難以得到準(zhǔn)確評(píng)估。進(jìn)一步，如果智能設(shè)備無(wú)法捕捉體現(xiàn)生產(chǎn)特性的關(guān)鍵參數(shù)，或者沒(méi)有較好的定量分析及優(yōu)化模型利用讀取的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，則無(wú)法有效識(shí)別出工業(yè)需求側(cè)的負(fù)荷調(diào)節(jié)空間，進(jìn)而限制了靈活性資源的應(yīng)用，導(dǎo)致無(wú)法有效地?cái)U(kuò)展和調(diào)節(jié)需求響應(yīng)資源荷調(diào)整時(shí)間和范圍，則會(huì)面臨嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，對(duì)于一些生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜的工業(yè)，其負(fù)荷的調(diào)節(jié)必須滿足相關(guān)生產(chǎn)約束條件，而約束往往表現(xiàn)為非電力變量。因此，需要考慮工業(yè)負(fù)荷生產(chǎn)階段的其他特征，并將這些特征與工業(yè)負(fù)荷調(diào)節(jié)聯(lián)系起來(lái)，建立符合生產(chǎn)實(shí)際的可控特征模型。加了工業(yè)調(diào)節(jié)負(fù)荷的難度。經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)監(jiān)管挑戰(zhàn)除了技術(shù)挑戰(zhàn)之外，不可持續(xù)性的商業(yè)模式與經(jīng)濟(jì)激勵(lì)也是工業(yè)需求側(cè)靈活性發(fā)展較慢的重要原因。從成本來(lái)約用電成本并不能帶來(lái)顯著的效益改善，同時(shí)還會(huì)面臨產(chǎn)量無(wú)法交付、產(chǎn)品質(zhì)量降低等風(fēng)險(xiǎn)。目前較低的需求響應(yīng)成本收益也反映了相關(guān)市場(chǎng)機(jī)制的缺位甘肅、蒙西等少數(shù)省份（市、區(qū)）現(xiàn)貨市場(chǎng)進(jìn)入長(zhǎng)周期連續(xù)試運(yùn)行，大部分省份的工業(yè)用戶并不能直接感受到實(shí)時(shí)的電價(jià)變化，降低了工業(yè)用戶開發(fā)自身用電靈活性、優(yōu)化用電行為的積極性。此外，盡管目前已超過(guò)十八個(gè)省份（市、區(qū)）發(fā)布了電力需求響應(yīng)相關(guān)實(shí)施方案，但多為迎峰度夏期間配套有序用電的應(yīng)急機(jī)制，響應(yīng)總量和補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)每年更新，無(wú)法對(duì)工業(yè)企業(yè)開發(fā)需求側(cè)靈活性提供穩(wěn)定的投資信號(hào)。此外，當(dāng)前工業(yè)參與需求側(cè)靈活性缺乏統(tǒng)一完善的監(jiān)管框架，難以實(shí)施工業(yè)需求側(cè)靈活性的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)證程序，相關(guān)需求響應(yīng)市場(chǎng)方式（交易品種）仍需針對(duì)不同工業(yè)負(fù)荷特征、響應(yīng)速率、響應(yīng)可靠性等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)。2022年4月陸續(xù)開展日前邀約、可中斷負(fù)荷、直控型可調(diào)節(jié)負(fù)荷競(jìng)爭(zhēng)性配置等市場(chǎng)化需求響應(yīng)交易品種；甘肅、福建等省份也發(fā)布了相關(guān)試行政策文件，這為開發(fā)工業(yè)需求側(cè)靈活性帶來(lái)了更多機(jī)遇。企業(yè)管理挑戰(zhàn)成抵觸心理。這些隱形障礙也會(huì)給工業(yè)需求側(cè)靈活性開發(fā)帶來(lái)困難。推動(dòng)工業(yè)需求側(cè)靈活性的近期工作展望業(yè)（電解鋁、鋼鐵等）近年來(lái)，全國(guó)層面及各省發(fā)布了一系列推動(dòng)需求側(cè)管理進(jìn)程的政策，為工業(yè)發(fā)展需求側(cè)靈活性創(chuàng)造了空間。隨著工1123456789101112131415161718192021..2.國(guó)家能源局等.新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書.(2023).AKRAMI,A.,DOOSTIZADEH,M.&AMINIFAR,F.Powersystem?exibility:anoverviewofemergencetoevolution.J.Mod.PowerSyst.CleanEnergy7,987?1007(2019).國(guó)家發(fā)展改革委.電力需求側(cè)管理辦法（征求意見稿）.(2023).21,(2023).Siddiquee,S.M.S.,Howard,B.,Bruton,K.,Brem,A.&O’Sullivan,D.T.J.ProgressinDemandResponseandIt’sIndustrialApplications.FrontiersinEnergyResearch9,(2021).國(guó)家能源局.關(guān)于加強(qiáng)新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）.(2023).中國(guó)電力圓桌項(xiàng)目課題組.需求側(cè)資源潛力挖掘方法與實(shí)踐?以長(zhǎng)三角中心城市湖州為例.(2020).程元,饒堯丁勝.工業(yè)領(lǐng)域電力需求側(cè)可調(diào)節(jié)負(fù)荷潛力分析.能源工程43,72?78(2023).Zhang,Q.&Grossmann,I.E.Enterprise-wideoptimizationforindustrialdemandsidemanagement:Fundamentals,advances,andperspectives.ChemicalEngineeringResearchandDesign116,114?131(2016).Bao,P.,Zhang,W.,Cheng,D.&Liu,M.Hierarchicalcontrolofaluminumsmelterloadsforprim