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重点工业行业电力可调节负荷在哪里?

2026-01-15 15:38
发布者:得到
来源:得到
标签:电力负荷电解槽用电量
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随着新型能源体系建设的稳步推进,负荷侧灵活性调节资源的战略价值正日益凸显。

从政策演进来看,循序渐进、层层深化的可调节资源开发路径清晰铺展。2022年至2024年间,国家发展改革委、国家能源局相继出台多项鼓励性政策,强调要精准摸清各行业用电规律,充分激活隐藏在生产场景中的可调负荷潜力。在此背景下,两部门于2024年12月20日联合印发《电力系统调节能力优化专项行动实施方案(2025—2027年)》,明确提出“深入挖掘负荷侧资源调节潜力”的核心要求,将负荷侧资源开发推向规范化、系统化新阶段。同年12月,工业和信息化部与国家发展改革委启动重点工业行业可调负荷开发工作,围绕22个重点用电行业展开负荷特性的深度剖析。

为承接国家部署、落实相关要求,各地积极主动扛起研究重任。其中,上海牵头汽车制造行业,云南负责铝冶炼及铅锌冶炼行业,福建主攻造纸行业,内蒙古聚焦煤炭行业,分别开展对应领域可调节负荷资源的研究与挖掘。截至目前,这四个行业的可调负荷开发研究已获初步成效。记者对四个行业的研究成果进行梳理,对比分析其共性特征与差异化发展路径,提炼出相应对策建议,为工业领域规模化开发可调节资源提供参考。

实践:四大领域的可调资源挖潜

上海的汽车制造业,凭借庞大的产业规模和完整的产业链,成为可调负荷挖掘的重点区域。国网上海市电力公司研究团队把目光聚焦在整车制造、汽车零部件及配件制造两大核心领域——这两个领域的电力用户占比达97%,运行容量占比达84%。通过拆解生产流程、分析设备特性,研究团队划分出两类不同的调节场景。

第一种是“产能损失可承受场景”,主要应对电网短期的电力紧张。在这种场景下,会选择CNC加工设备、冷冲压机、切割机等能灵活启停的设备参与调节,提前30分钟到4小时通知企业,调节时间不超过4小时,企业还能通过备用的零部件来弥补调节期间的产能缺口。比如座椅生产工艺,可调负荷占比能达到65%;但整车的生产因为生产线连续性强,可调占比就低很多,只有22%。

第二种是“电网紧急场景”,用来应对电网可能出现的重大故障——比如上海若发生直流双极闭锁,可能会出现600万千瓦的负荷缺口。这时,除了上述灵活设备,还会把热处理炉、热冲压机等高温设备也纳入调节范围,调节时间能延长到24小时以上。这种情况下,座椅工艺的可调占比能升到95%,整车工艺也能达到86%。

据了解,截至2025年8月底,上海汽车制造行业累计签约需求响应企业176户,总规模达19万千瓦;其中实际参与需求响应的企业有173户,累计参与次数15次,单次最大响应负荷2.9万千瓦,累计响应电量14万千瓦时。“当前无论是签约用户数量、实际响应用户规模,还是累计响应电量,水平均不高。”国网上海市电力公司营销部副主任盛方正坦言,在此情况下,需进一步加强与企业的沟通对接,推动更多潜在可调负荷资源释放。

“逐个设备摸查”是汽车制造行业可调节资源挖掘的核心路径。研究人员走进生产一线,逐一梳理切割、焊接、冲压、电泳等设备的启停特性与功率数据,再结合企业库存周转、订单交付周期等实际生产需求,精准核算出不同场景下的可调节负荷潜力。

在汽车制造行业探索“逐个设备摸查”路径的同时,其他重点工业行业也结合自身产业特性,开启了可调负荷资源的针对性研究,其中云南电解铝行业的探索颇具代表性。

云南是我国电解铝产能大省,产能占全国的1/7,这个行业的用电量占全省用电总量的27%,而且用电负荷很稳定,是负荷侧调节的关键领域。研究的核心是电解槽——这个设备的用电量占整个行业的90%,围绕它,南网云南电网公司研究团队得出了三个关键结论。

一是常规调节能力。在不停止整流变运行、不关闭电解槽的前提下,通过调节秒级响应的主变分解头、毫秒级响应的饱和电抗器,再配合压轧机、风机等交流设备的负荷调整,行业可实现5%—10%额定容量的日内错峰,调节时长超2小时。

二是紧急调节能力。紧急错峰场景下,负荷压降可达到甚至超过20%,调节时长1.5小时。需注意的是,调节深度与时长和阳极效应风险密切相关:例如负荷降低18%并持续110分钟可能触发该效应,但负荷降低50%仅持续30分钟时,运行可保持平稳。

三是损失补偿路径。电解槽负荷调节可能带来效应降低、铝产量减少、效应棒损耗等损失,可通过多元市场机制与补偿设计覆盖。一方面,云南电网公司推动省能源局建立常态化需求响应机制,对参与削峰的铝厂给予经济补偿。如2024年某电解铝厂参与1小时邀约削峰,响应容量23万千瓦,占正常负荷约10%,直接获得37万元收益。另一方面,云南已基本形成“长中短期+区域现货+辅助服务”的电力市场体系,工业用户可结合工艺特性参与多元市场,通过需求侧响应、辅助服务等方式提升互动收益,合理降低生产成本。

除电解铝行业外,造纸行业作为典型的能源密集型产业,其负荷调节潜力同样值得挖掘。国网福建省电力有限公司研究团队依托本地完整的产业链,将造纸流程拆解为纸浆制造、造纸、纸制品制造三大核心工艺,通过分环节挖掘可调负荷,发现不同工艺的调节特性存在显著差异。

在纸浆制造环节,原料处理设备可以中断运行。在产能损失可承受场景下,可调占比为16%到20%,需要提前1.5小时通知企业,调节时长2小时;如果遇到紧急情况,除了保障安全的设备,其他产线全部关停,可调占比能升到91%到97%,但需要提前1天通知。

造纸工艺中,造纸工序的设备也能中断。常规场景下可调占比20%到30%,提前4小时通知;紧急场景下可调占比88%到94%。

纸制品制造环节最灵活,全工序设备都能短时中断,不管是常规场景还是紧急场景,可调占比都能达到92%到97%,在常规场景中,仅需提前0.5小时进行通知即可。

这个行业的核心特点是“按工艺关联性分级调节”:需要连续生产的环节,只能进行短时间调节;而非核心工序或者独立的生产线,则能进行深度调节。

据国网福建电力营服中心二级职员黄春竹介绍,福建省造纸业产量位居全国第五,2024年该省造纸和纸制品业最大负荷达55.74万千瓦,用电量31.13亿千瓦时,相关企业数量达1453户,且产业呈现区域集中与产业链协调发展的特征,具备开展研究的典型性。

同样,煤炭行业的可调节负荷研究选择在内蒙古推进,也源于其产业典型性。据内蒙古电力集团营销服务部副部长刘俊岭介绍,内蒙古电网经营区域内共有各类煤矿企业2062家,用电总负荷128万千瓦,占地区大工业负荷的4%。基于这一产业基础,内蒙古电力集团研究团队重点聚焦露天矿、井工矿、洗选加工三个核心环节,发现不同环节的可调负荷能力差异明显,呈现出鲜明的差异化特征。

露天矿的生产工艺对连续性要求极高,需要24小时不停运转,目前还不具备规模化调节的能力。

井工矿的情况稍微复杂:核心生产设备比如采煤机、掘进机,不能随便停,无法参与调节;但辅助设备像水泵、提升机,能利用水仓蓄水的特点来调节——在尽量不影响生产的场景下,可调占比2%到5%,提前30分钟到4小时通知,调节时长不低于2小时;如果允许最大程度调节,可调占比能达到25%到80%,调节时长4小时。

洗选加工环节是最优质的调节资源:设备启停灵活,而且和开采环节互不影响,10到15分钟就能完成调节,在最大调节场景下,可调占比能达到100%。

解析:共性逻辑与差异化特征

通过对汽车制造、电解铝、造纸、煤炭四大重点行业可调负荷开发实践的系统梳理,不难发现其在推进路径、核心逻辑上存在鲜明共性,同时基于产业特性与场景需求,呈现出差异化的调节特征。

这四个行业可调负荷开发的共同特点有以下四个方面。

第一,政策驱动方向一致。它们都在响应工业和信息化部、国家发展改革委关于重点行业可调负荷开发的要求,以分析负荷特性为基础,最终目标都是助力新型电力系统实现“源网荷储互动”,保障电网安全稳定运行。

第二,场景划分思路相似。都把调节场景分成“常规、最小影响生产”“紧急、最大负荷调节”两类,再结合生产中的实际约束,比如库存多少、生产线能不能停、有没有安全风险等,来确定调节时长、提前通知时间和可调比例。

第三,调研方法相通。均采用“现场调研+设备摸查+数据测算”的模式:研究人员走进企业车间,梳理生产流程和设备参数,算出可调负荷的具体数值;部分行业还会进行实战演练或测试验证,比如电解铝行业做调频测试、造纸行业模拟调节效果。

第四,兼顾安全与经济。所有调节方案都以不影响企业安全生产为前提,同时也会考虑调节可能带来的损失,比如产能减少、物料浪费等,还在探索市场化的补偿方式,像电解铝行业的需求响应补偿、煤炭行业的负荷转移收益等。

在共性之外,四个行业亦存在显著的差异化特征。

汽车制造行业的负荷刚性中等,整车工艺刚性超零部件,以数控机床、冷冲压机、焊接机为核心可调设备,调节响应需30分钟至4小时,常规场景可调比例22%—65%,受限于产线连续性与库存周期。

电解铝行业的负荷刚性较高,负荷呈直线且依赖核心设备,以电解槽、整流变、饱和电抗器为核心可调设备,调节响应分毫秒级至秒级(调频)与小时级(调峰),常规场景可调比例5%—10%,受限于阳极效应与电解槽安全。

造纸行业的负荷刚性中等,纸浆刚性超纸制品,以碎浆机、磨浆机、复卷机为核心可调设备,调节响应需0.5小时至1天,常规场景可调比例16%—97%(工艺差异大),受限于工艺连续性与物料损耗。

煤炭行业的负荷刚性分化,露天矿刚性极高而洗选柔性强,以水泵、皮带输送机、洗选设备为核心可调设备,调节响应分10—15分钟(洗选)与30分钟—4小时(井工矿),常规场景可调比例2%—5%(井工矿)至100%(洗选),受限于井下安全生产(通风、排水)。

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策略:构建系统化推进路径

要充分释放工业领域负荷调节潜力,推动其成为电网安全稳定运行的“灵活调节器”,需立足行业特性、市场规律与安全底线,构建系统化推进路径,具体可从三方面着力。

首先,分行业制定精细化开发策略。

不同行业的负荷特性和调节约束差别很大,需要针对每个行业制定“量身定制”的开发策略。

对汽车制造行业来说,应该优先关注零部件企业——它们的可调比例更高、响应更快,重点挖掘CNC加工、冷冲压等灵活设备的潜力;对整车厂,要建立“库存预警+生产排班调整”的机制,减少长时间调节对订单交付的影响,同时避免让电泳槽这类调节后损失大的设备强制参与。

电解铝行业要按照“一厂一策”的原则制定方案:结合每一家企业电解槽的运行状态,划分出不同的调节风险区,重点挖掘能实现毫秒级、秒级调频的潜力,同时还要完善阳极效应损失的市场化补偿标准,让企业调节更放心。

造纸行业要优先开发纸制品制造环节的可调资源——这里响应快、可调比例高;对纸浆制造和造纸工艺中需要连续生产的环节,要提前制定生产计划调整预案,减少紧急调节时的物料浪费。

煤炭行业的重点是洗选加工环节,充分利用它实时响应的能力;对井工矿的辅助设备比如水泵,要结合水仓的容积建立智能调度模型,在保证安全生产的前提下释放调节潜力;至于露天矿,目前暂时不用强制要求它参与规模化调节。

第二,完善市场化激励与补偿机制。

要让企业主动参与负荷调节,市场化机制是关键,需要从两方面完善激励和补偿体系。

一方面,依托电力现货市场、辅助服务市场,建立“看调节容量、看调节时长、看响应速度”的差异化补偿标准,比如电解铝行业能实现毫秒级调频、煤炭洗选环节能实时响应,应该给予更高的收益,通过价格杠杆引导企业优先释放价值高的调节资源。

另一方面,针对紧急场景下企业的损失,比如汽车行业调节时电泳液报废、造纸行业停产时的人工成本等,要设立专项补偿资金,明确哪些损失能补、补多少,降低企业参与紧急调节的顾虑。

第三,兼顾安全与发展的平衡。

安全是负荷调节的前提,推动行业发展是最终目标,必须实现二者的有机平衡。

所有调节方案都要把企业安全生产放在第一位,绝对不能突破工艺安全的红线,比如电解铝行业要避开阳极效应的风险阈值、煤炭行业要保障井下通风和排水安全。在制定方案时,要组织行业专家、企业技术人员一起论证,确保方案安全可行。

同时,要把负荷调节和绿色制造、产业转型结合起来:引导企业通过错峰用电,减少在用电高峰时段的高电价支出,同时降低能耗和碳排放,实现电网安全稳定运行和产业绿色升级的“双赢”。

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