从新型电力系统角度看建筑负荷资源的意义和价值

构建以新能源为主体的新型电力系统是我国电力系统转型升级的重要方向,也是实现“碳达峰、碳中和”战略目标的关键途径。新型电力系统的核心形态特征是高比例新能源接入。截至 2020 年底，我国风、光新能源开发规模居世界第一位，已占电源总装机 20.3%，超过水电，成为第二大电源。新能源大规模接入，将导致系统特性发生变化，电力系统必须具有强大灵活的调节能力，确保大规模新能源并网后实现发用平衡，为用户提供稳定、持续的供电保障。

图1 新型电力系统需实现“源随荷动”到“荷随源动”

在电力需求侧众多可调节资源类型中，建筑负荷具有与电网负荷高峰时刻高度重合、柔性调节潜力大、相比新建电厂改造投资成本小的特点，是最优质的灵活资源之一。建筑用电中，空调、屋顶光伏、电动汽车充电设施、UPS储能等均具有优越的调节潜力。以空调为例，由于建筑具有一定保温性，因此空调短时改变设定温度或者关断不会立刻引起室内温度的剧烈变化，存在灵活用电调节的时间窗口。对于充电桩，当用户电动汽车接入后，短时调节充电功率，甚至由汽车反向为电网馈电对于用户而言也完全可以接受，因此调节灵活性极强。作为多种灵活负荷的天然聚合体，公共建筑是新型电力系统可挖掘灵活资源“聚宝盆”。

建筑类负荷资源可通过聚合后形成虚拟电厂，参与电网削峰、填谷、备用。对于光储直柔等新型建筑，还可以探索参与一次调频或者二次调频。以深圳为例，作为我国负荷密度最高的超大型城市，深圳城市化水平、建成度极高，大量楼宇、公共建筑集聚，且温度高、湿度大，空调用电占比可达到夏季尖峰负荷的40%左右。因此，在深圳为代表的南方区域城市电网开展楼宇负荷资源灵活性发掘利用具有独特禀赋优势。

与发电侧电源高度集中且确定可控的特性相比，建筑负荷调节具有单体容量小、特性差异大、难以持续稳定等“碎片化”特点。如何实现此类“碎片资源”的有效利用是亟待突破的技术难点。

面向此问题，深圳供电局有限公司开展了零碳建筑负荷调节机理和调控策略的创新研究，提出采用可调节容量、响应速度、响应可持续时间三个主要指标对建筑负荷调节特性进行描述，将围护保温性等建筑指标转化为电网灵活性指标，实现了建筑资源与电网调控体系联结。

在此基础上，绘制城市、城区需求响应潜力地图，回答了“电网调节资源在哪？有多大潜力？”的重要问题。此外，开发了首款建筑负荷组态调节系统，可根据调节场景的不同，自适应选择参与调节的建筑用电设备类型，并匹配差异化控制策略，实现建筑用电与电网的友好互动。

图2 楼宇负荷组态调控示意图