構建新型電力系統(tǒng)是我國電力系統(tǒng)轉型的重要方向，也是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的關鍵途徑。新型電力系統(tǒng)建設背景下，新能源的大規(guī)模接入，將導致系統(tǒng)特性發(fā)生變化，電力系統(tǒng)必須具有強大靈活的調節(jié)能力，確保新能源并網(wǎng)后實現(xiàn)發(fā)用電平衡。而建筑負荷，則蘊含著巨大的調節(jié)潛力。

　　新型電力系統(tǒng)發(fā)電側調節(jié)資源缺口大

　　電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的供需平衡思路是發(fā)電側調節(jié)，即“源隨荷動”模式。但是，通過發(fā)電側資源對沖新能源調節(jié)正面臨嚴峻挑戰(zhàn)。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(qū)。另一方面，電源調節(jié)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(jié)能力。此外，碳減排和“能源雙控”對電源調節(jié)的約束也日益明顯。運行數(shù)據(jù)顯示，火電機組運行處于非額定低負荷率的備用狀態(tài)會導致能效下降、排放上升。

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

　　建筑負荷蘊含巨大調節(jié)潛力

　　隨著信息與通信技術的快速發(fā)展，電力需求側的可觀、可控性顯著增強，挖掘需求側調節(jié)潛力，實現(xiàn)“荷隨源動”“源網(wǎng)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(tǒng)安全運行的重要途徑。

　　在電力需求側眾多可調節(jié)資源類型中，建筑負荷具有與電網(wǎng)負荷高峰時刻高度重合、柔性調節(jié)潛力大、相比新建電廠改造投資成本小的特點，是最優(yōu)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(yōu)越的調節(jié)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(nèi)溫度的劇烈變化，存在靈活用電調節(jié)的時間窗口。對于充電樁，當用戶電動汽車接入后，短時調節(jié)充電功率，甚至由汽車反向為電網(wǎng)供電對于用戶而言也完全可以接受，因此調節(jié)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(tǒng)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(wǎng)削峰、填谷、備用。“光儲直柔”(光伏發(fā)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(qū)域城市電網(wǎng)，對樓宇負荷資源靈活性加以發(fā)掘利用，具有獨特的稟賦優(yōu)勢。

　　負荷資源利用方式的創(chuàng)新探索

　　與發(fā)電側電源高度集中且確定可控的特性相比，建筑負荷調節(jié)具有單體容量小、特性差異大、難以持續(xù)穩(wěn)定等“碎片化”特點。如何實現(xiàn)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(jié)機理和調控策略的創(chuàng)新研究，提出采用可調節(jié)容量、響應速度、響應可持續(xù)時間三個主要指標對建筑負荷調節(jié)特性進行描述，將圍護結構保溫性等建筑指標轉化為電網(wǎng)靈活性指標，實現(xiàn)了建筑資源與電網(wǎng)調控體系連接。

　　在此基礎上，繪制城市、城區(qū)需求響應潛力地圖，回答了“電網(wǎng)調節(jié)資源在哪”“有多大潛力”的重要問題。此外，開發(fā)了首款建筑負荷組態(tài)調節(jié)系統(tǒng)，可根據(jù)調節(jié)場景的不同，自適應選擇參與調節(jié)的建筑用電設備類型，并匹配差異化控制策略，實現(xiàn)建筑用電與電網(wǎng)的友好互動。

　　建筑負荷調節(jié)有廣闊前景

　　在加快構建現(xiàn)代能源體系的進程中，建筑作為三大用能部門(工業(yè)、交通和建筑)之一，加快推進建筑柔性用電規(guī)模化發(fā)展，對促進未來新能源大規(guī)模并網(wǎng)與消納、實現(xiàn)碳達峰碳中和目標具有重要意義。2021年10月，國務院印發(fā)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(tǒng)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)