刍议“源网荷储一体化”

  今年以来，“源网荷储一体化”的概念慢慢的变成了热点领域，也成为未来能源系统，特别是电力系统发展的重要趋势。

  笔者认为，“源网荷储一体化”的核心是“荷”，其次是“网”，“储”只是手段。现在的很多“源网荷储一体化”项目建设普遍过于注重“源”和“储”，以为波动性的新能源配上储能就万事大吉，解决一切问题。但笔者对此难以苟同，并在此提出对该发展的新趋势的认识，供批评指正。

  长久以来，交流电力系统自身都是以火电（煤电或者燃气发电）为主要的支撑电源，这样的系统优点突出——一种原因是有足够的转动惯量，系统的稳定性高；另一方面是有足够的灵活性，发电出力可以紧密追随负荷的波动，实现“源随荷动”。

  但是在碳中和的场景下，电源侧的火电机组将逐步退出运行，改由以风电、光伏为主的新能源成为主体电源。风电、光伏除了自身的波动性和随机性特点外，可控性差也是一个突出的问题，特别是低谷负荷的正向调频能力严重不足。在这种情况下，若以延续原有的模式来保障负荷的刚性需求将会付出巨大的成本。站在绿色、安全的角度做好能源电力经济这篇大文章，第一步是要系统的运行方式发生根本性变化。

  在我国现行的系统运行逻辑和电价体制下，不同时间和不同空间的电能量价格未能得到明确的区分，用户侧的灵活性也就没有被予以考虑。理论上，在不考虑新建电网基础设施的前提下，由电网解决电力电量平衡是最经济的方式，但是由此带来的新增电网投资需求，使得这个理想结论并不是现实，而能源的就衡在多数情况下则更具经济可行性。

  在未来发电侧灵活性严重不足的情况下，要保障系统的稳定运行，用户侧必须要深度参与到系统运行的调节中来，并通过灵敏的价格信号充分挖掘用户侧的灵活性潜力。为用户更好的提供供电服务的服务方也必须深入研究负荷的特性，在此基础上提出成本最小的供电方案。这也必将是未来综合智慧能源竞争的核心赛道——谁能够更深入、更透彻地研究用户的用能特性，还可以用更低的成本和更少的碳排放满足用能需求，谁就能够在未来赢得用户。因此，在面向未来的“源网荷储”供能体系中，“荷”将处于主导地位，其除了是能源服务的甲方之外，也将成为系统灵活性的必要来源。

  事实上，单一负荷的灵活性调节幅度是非常有限的，如果要深度挖掘用户侧的灵活性，还必须将不一样的种类的负荷连接起来，充分的发挥其互补效应。以办公场所来说，通常白天上班时间是用电高峰时段，而夜间是路灯等照明设备的用电高峰时段，通过负荷的相互匹配，就可以大幅度减少对于系统灵活性的需求。这样的做法在之前的调度机制下虽然有所应用，但是绝大多数都是被动的。

  因此在新型电力系统中，更需要综合智慧能源服务的提供方主动去寻找时间和空间上能轻松实现互补的负荷，并通过算法充分优化，最终形成虚拟电厂，因此，网侧资源的重要性则更加凸显。未来，除了传统的物理网络之外，源、网、荷、储中的“网”将更可能是嫁接在传统物理网络之上的数据网络，目前现行的配电网络也必然重构——从目前的单向能源流向双向能源流和多向信息流的网格化网络转变，实现有效精准控制。

  以新能源为主体的新型电力系统建设，并不单纯是零碳、低碳电源对传统火电机组的简单替代；随着风电、光伏的规模化发展，其自身的形态也将出现重大变化。

  从用能效率提升的角度来说，能源的就近生产和利用是效率最高的方式，也是最有利于实现“源荷互动”、体现负荷侧灵活性价值的方式。未来，分布式新能源电源将成为源侧重要的增量来源——除了自身的发展的潜在能力外，分布式新能源更能有效适应源网荷储的互动需求，这也将成为其规模化发展的重要推力；同时，分布式电源与负荷的有效互动，将会极大地助推目前电力系统平衡方式的衍化，逐步从所有的调节需求统一到大网来满足，过渡到更小的平衡单元，微电网和局域电网也将成为“源网荷互动”的主场。

  当前，储能技术的进步极大地提升了人类对于建设新型电力系统的信心。但是到目前为止，真正推动储能技术进步的应用场景仍然是已经很成熟的动力电池领域。储能技术在电力系统的应用仅仅是开始，未来还需要大量的研发技术和实践积累，短时间内难以成为保障系统稳定运行的主体力量。

  毕竟，储能的本质是一种特殊负荷，在合适的网络节点进行配置，可以轻松又有效地弥补源、网、荷关键环节灵活性不足的问题，保障局部系统的稳定运行；只有当储能装置发出的电能量替代了系统最尖峰负荷的少量电量，才能真正达到“四两拨千斤”的效果。储能绝非是源网荷链条上满足所有灵活性需求的唯一解决方案，如果以现有思路配置储能，将会造成巨大的投资浪费，也会推升用户侧的用能成本。

  因此，“源网荷储”中的储能应该是一个补充能源的角色，要在深入研究系统运行需求的基础上按照最小化配置的原则合理在关键节点配置储能并优化其运行方式，确保配置储能装置后系统总体运行成本保持平稳。因此，在源网荷互动的产业链条上，首先应该优先挖掘用户侧的灵活性，其次是充分的利用发电侧和大电网的灵活性，储能装置应该是最后的选择。

  综上，“源网荷储一体化”概念的提出绝不应该是原有的系统运行方式的优化和改良，而应该是能源生产和消费方式的根本性改变，是能源产业高质量发展的全新理念。未来新型电力系统的构建也应该是“自下而上”、从园区局域网或微电网等局部开始的创新，最终改变整个网络的物理架构和运营机制。

  因此，在系统网架结构和运行机制设计中，一定要摒弃掉原有的思维，重新构建以用户为核心的全新电力系统运行方式，这就必须要保证价格信号的灵敏性和有效性，也正因如此，深化电力体制改革不仅是当务之急，而且是必然选择。

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