構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是我國(guó)電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方向,也是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵途徑。新型電力系統(tǒng)的核心形態(tài)特征是高比例新能源接入。截至 2020 年底，我國(guó)風(fēng)、光新能源開發(fā)規(guī)模居世界第一位，已占電源總裝機(jī) 20.3%，超過(guò)水電，成為第二大電源。新能源大規(guī)模接入，將導(dǎo)致系統(tǒng)特性發(fā)生變化，電力系統(tǒng)必須具有強(qiáng)大靈活的調(diào)節(jié)能力，確保大規(guī)模新能源并網(wǎng)后實(shí)現(xiàn)發(fā)用平衡，為用戶提供穩(wěn)定、持續(xù)的供電保障。

圖1 新型電力系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)“源隨荷動(dòng)”到“荷隨源動(dòng)”

在電力需求側(cè)眾多可調(diào)節(jié)資源類型中，建筑負(fù)荷具有與電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)刻高度重合、柔性調(diào)節(jié)潛力大、相比新建電廠改造投資成本小的特點(diǎn)，是最優(yōu)質(zhì)的靈活資源之一。建筑用電中，空調(diào)、屋頂光伏、電動(dòng)汽車充電設(shè)施、UPS儲(chǔ)能等均具有優(yōu)越的調(diào)節(jié)潛力。以空調(diào)為例，由于建筑具有一定保溫性，因此空調(diào)短時(shí)改變?cè)O(shè)定溫度或者關(guān)斷不會(huì)立刻引起室內(nèi)溫度的劇烈變化，存在靈活用電調(diào)節(jié)的時(shí)間窗口。對(duì)于充電樁，當(dāng)用戶電動(dòng)汽車接入后，短時(shí)調(diào)節(jié)充電功率，甚至由汽車反向?yàn)殡娋W(wǎng)饋電對(duì)于用戶而言也完全可以接受，因此調(diào)節(jié)靈活性極強(qiáng)。作為多種靈活負(fù)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“聚寶盆”。

建筑類負(fù)荷資源可通過(guò)聚合后形成虛擬電廠，參與電網(wǎng)削峰、填谷、備用。對(duì)于光儲(chǔ)直柔等新型建筑，還可以探索參與一次調(diào)頻或者二次調(diào)頻。以深圳為例，作為我國(guó)負(fù)荷密度最高的超大型城市，深圳城市化水平、建成度極高，大量樓宇、公共建筑集聚，且溫度高、濕度大，空調(diào)用電占比可達(dá)到夏季尖峰負(fù)荷的40%左右。因此，在深圳為代表的南方區(qū)域城市電網(wǎng)開展樓宇負(fù)荷資源靈活性發(fā)掘利用具有獨(dú)特稟賦優(yōu)勢(shì)。

與發(fā)電側(cè)電源高度集中且確定可控的特性相比，建筑負(fù)荷調(diào)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(diǎn)。如何實(shí)現(xiàn)此類“碎片資源”的有效利用是亟待突破的技術(shù)難點(diǎn)。

面向此問題，深圳供電局有限公司開展了零碳建筑負(fù)荷調(diào)節(jié)機(jī)理和調(diào)控策略的創(chuàng)新研究，提出采用可調(diào)節(jié)容量、響應(yīng)速度、響應(yīng)可持續(xù)時(shí)間三個(gè)主要指標(biāo)對(duì)建筑負(fù)荷調(diào)節(jié)特性進(jìn)行描述，將圍護(hù)保溫性等建筑指標(biāo)轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)靈活性指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了建筑資源與電網(wǎng)調(diào)控體系聯(lián)結(jié)。

在此基礎(chǔ)上，繪制城市、城區(qū)需求響應(yīng)潛力地圖，回答了“電網(wǎng)調(diào)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(fù)荷組態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可根據(jù)調(diào)節(jié)場(chǎng)景的不同，自適應(yīng)選擇參與調(diào)節(jié)的建筑用電設(shè)備類型，并匹配差異化控制策略，實(shí)現(xiàn)建筑用電與電網(wǎng)的友好互動(dòng)。

圖2 樓宇負(fù)荷組態(tài)調(diào)控示意圖