中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：能源互聯(lián)網(wǎng)連接能源生產(chǎn)和能源消費(fèi)，是源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、人等各能源參與方互聯(lián)的基礎(chǔ)平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)式的雙向交互、平等共享及服務(wù)增值。其中，“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)互動(dòng)是實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)的關(guān)鍵功能之一。
如何基于能源互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)理解“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”互動(dòng)運(yùn)行？“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”互動(dòng)調(diào)控又將為支持能源互聯(lián)網(wǎng)智能、高效和綠色運(yùn)行提供哪些技術(shù)思路和解決方案？
能源互聯(lián)網(wǎng)具有哪些特點(diǎn)
能源互聯(lián)網(wǎng)代表電網(wǎng)發(fā)展的更高階段，是以電為中心，以堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)平臺(tái)，將先進(jìn)信息通信技術(shù)、控制技術(shù)與先進(jìn)能源技術(shù)深度融合應(yīng)用，支撐能源電力清潔低碳轉(zhuǎn)型和多元主體靈活便捷接入的智慧能源系統(tǒng)。具體而言，能源互聯(lián)網(wǎng)具有哪些特點(diǎn)？
綠色低碳是能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的根本理念。建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)能夠在能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)等各環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保目標(biāo)，保障清潔能源充分消納。
安全是能源發(fā)展的基本要求。能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)堅(jiān)強(qiáng)、安全可靠，安全態(tài)勢(shì)感知能力、預(yù)防抵御事故風(fēng)險(xiǎn)能力和自愈能力強(qiáng)。
能源互聯(lián)網(wǎng)各環(huán)節(jié)廣泛互聯(lián)，能源網(wǎng)絡(luò)分布寬廣，集中式、分布式等各類設(shè)施及主體能夠廣泛接入，跨地域、跨能源品種互通互濟(jì)，能源系統(tǒng)與信息系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)融合發(fā)展。
能源互聯(lián)網(wǎng)能夠有效推動(dòng)電力、冷、熱、氣及可再生能源等不同形式的能源互聯(lián)互動(dòng)，能源配置和綜合利用效率高、經(jīng)濟(jì)效益好；不同能源間協(xié)同優(yōu)化、有效互補(bǔ)，源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)，各類主體友好互動(dòng)。
能源自由互聯(lián)與共享將是未來(lái)能源互聯(lián)體系的全新運(yùn)營(yíng)模式。能源互聯(lián)網(wǎng)具備靈敏感知、智慧決策、精準(zhǔn)控制等能力，數(shù)字化、智能化水平高，各類設(shè)施“即插即用”。構(gòu)建基于能源互聯(lián)網(wǎng)的新型綜合交易體系，打造開(kāi)放式能源互聯(lián)交易平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)各類能源平等交易與共享，服務(wù)用戶多元需求，推動(dòng)市場(chǎng)開(kāi)放，打造共贏生態(tài)。
能源互聯(lián)網(wǎng)以堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ)、以信息平臺(tái)為支撐、以智能控制為手段，能夠承載資源優(yōu)化配置，可有效支撐可再生能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用和各種用能設(shè)施“即插即用”，從環(huán)節(jié)上實(shí)現(xiàn)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)調(diào)互動(dòng)，從服務(wù)上保障個(gè)性化、綜合化、智能化服務(wù)需求，促進(jìn)能源生態(tài)圈形成和新業(yè)態(tài)、新模式發(fā)展。
“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”互動(dòng)運(yùn)行
“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”互動(dòng)運(yùn)行帶動(dòng)能源系統(tǒng)資源優(yōu)化配置
作為能源互聯(lián)網(wǎng)的核心和紐帶，電力系統(tǒng)的“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”互動(dòng)運(yùn)行模式能更廣泛地應(yīng)用于整個(gè)能源行業(yè)，對(duì)帶動(dòng)整個(gè)能源系統(tǒng)的資源優(yōu)化配置至關(guān)重要。
面向電力系統(tǒng)的“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”互動(dòng)運(yùn)行是指電源、電網(wǎng)、負(fù)荷和儲(chǔ)能之間通過(guò)源源互補(bǔ)、源網(wǎng)協(xié)調(diào)、網(wǎng)荷互動(dòng)、網(wǎng)儲(chǔ)互動(dòng)和源荷互動(dòng)等多種交互形式，更經(jīng)濟(jì)、高效和安全地提高電力系統(tǒng)功率動(dòng)態(tài)平衡能力，本質(zhì)上是一種實(shí)現(xiàn)能源資源最大化利用的運(yùn)行模式和技術(shù)。其主要內(nèi)涵包括以下幾方面。
源源互補(bǔ)：不同電源之間的有效協(xié)調(diào)互補(bǔ)，即通過(guò)靈活發(fā)電資源與清潔能源之間的協(xié)調(diào)互補(bǔ)，解決清潔能源發(fā)電出力受環(huán)境和氣象因素影響而產(chǎn)生的隨機(jī)性、波動(dòng)性問(wèn)題，有效提高可再生能源的利用效率，減少電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用，增強(qiáng)系統(tǒng)的自主調(diào)節(jié)能力。
源網(wǎng)協(xié)調(diào)：在現(xiàn)有電源、電網(wǎng)協(xié)同運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過(guò)新的電網(wǎng)調(diào)節(jié)技術(shù)有效解決新能源大規(guī)模并網(wǎng)及分布式電源接入電網(wǎng)時(shí)的“不友好”問(wèn)題，讓新能源和常規(guī)電源一起參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，使新能源朝著具有友好調(diào)節(jié)能力和特性（即柔性電廠）的方向發(fā)展。
網(wǎng)荷互動(dòng)：在與用戶簽訂協(xié)議、采取激勵(lì)措施的基礎(chǔ)上，將負(fù)荷轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)的可調(diào)節(jié)資源（即柔性負(fù)荷），在電網(wǎng)出現(xiàn)或者即將出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，通過(guò)負(fù)荷主動(dòng)調(diào)節(jié)和響應(yīng)來(lái)改變潮流分布，確保電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行。
網(wǎng)儲(chǔ)互動(dòng)：充分發(fā)揮儲(chǔ)能裝置的雙向調(diào)節(jié)作用。儲(chǔ)能就像大容量的“充電寶”，在用電低谷時(shí)作為負(fù)荷充電，在用電高峰時(shí)作為電源釋放電能。其快速、穩(wěn)定、精準(zhǔn)的充放電調(diào)節(jié)特性，能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用、需求響應(yīng)等多種服務(wù)。
源荷互動(dòng)：智能電網(wǎng)由時(shí)空分布廣泛的多元電源和負(fù)荷組成，電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)均可作為可調(diào)度的資源參與電力供需平衡控制，負(fù)荷的柔性變化成為平衡電源波動(dòng)的重要手段之一。引導(dǎo)用戶改變用電習(xí)慣和用電行為，可匯聚各類柔性、可調(diào)節(jié)資源參與電力系統(tǒng)調(diào)峰和新能源消納。
促進(jìn)新能源主動(dòng)消納 提升電力系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)能力
源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)資源廣泛存在于能源互聯(lián)網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)，具有參與主體數(shù)量眾多、分布分散且源荷雙側(cè)不確定性強(qiáng)等特點(diǎn)。唯有在調(diào)度層面把握和控制電源、電網(wǎng)、負(fù)荷和儲(chǔ)能之間的互動(dòng)，才能提高能源互聯(lián)網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。可以說(shuō)，“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”互動(dòng)調(diào)控相當(dāng)于能源互聯(lián)網(wǎng)的智慧大腦。
為了引導(dǎo)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”互動(dòng)，調(diào)度層面應(yīng)借助物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、移動(dòng)互聯(lián)等支撐技術(shù)，構(gòu)建“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”互動(dòng)調(diào)控體系。這一體系包括兩個(gè)層面：充分認(rèn)識(shí)互動(dòng)對(duì)象，分析其互動(dòng)特性，建立互動(dòng)模型，并計(jì)算互動(dòng)對(duì)象的互動(dòng)潛力，以及在不同的市場(chǎng)機(jī)制、外界環(huán)境下能發(fā)揮出多大的響應(yīng)能力；提升不確定性環(huán)境下的分析和調(diào)控能力，掌握“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”互動(dòng)環(huán)境下的電網(wǎng)安全分析方法，突破協(xié)同優(yōu)化技術(shù)和互動(dòng)控制技術(shù)等，從整體上把握互動(dòng)環(huán)境下電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行分析方法的脈絡(luò)，攻克互動(dòng)領(lǐng)域的基本理論問(wèn)題與關(guān)鍵性技術(shù)。
“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”互動(dòng)有利于提高新能源消納水平，提升不確定性增強(qiáng)條件下電力系統(tǒng)的平衡調(diào)節(jié)能力。實(shí)際應(yīng)用中，“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”互動(dòng)調(diào)控將在哪些能源互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中發(fā)揮作用？
“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”互動(dòng)調(diào)控可通過(guò)源源互補(bǔ)、源荷互動(dòng)等形式，結(jié)合電源側(cè)不同類型間的協(xié)調(diào)互補(bǔ)特性、柔性負(fù)荷的靈活可調(diào)節(jié)特性和儲(chǔ)能資源的充放電特性等，在新能源大發(fā)時(shí)鼓勵(lì)負(fù)荷多用（儲(chǔ)存）電，提高新能源的主動(dòng)消納能力。當(dāng)前，華東電網(wǎng)、華北電網(wǎng)和寧夏、山西等省級(jí)電網(wǎng)都開(kāi)展了“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)同提升新能源消納的研究和應(yīng)用。據(jù)測(cè)算，如將這一模式推廣到全國(guó)，每年可多消納風(fēng)光電量25億千瓦時(shí)以上。
互動(dòng)調(diào)控可促進(jìn)削峰填谷，即通過(guò)源網(wǎng)協(xié)調(diào)、網(wǎng)荷互動(dòng)、網(wǎng)儲(chǔ)互動(dòng)等形式，采用實(shí)行峰谷分時(shí)電價(jià)和開(kāi)發(fā)利用可中斷負(fù)荷等手段，以市場(chǎng)機(jī)制引導(dǎo)負(fù)荷側(cè)的用電行為，在不影響用電體驗(yàn)的前提下給電網(wǎng)增加額外的平衡資源。這有利于減少電網(wǎng)峰谷差，尤其可以解決電網(wǎng)短時(shí)尖峰負(fù)荷問(wèn)題。以華東電網(wǎng)為例，若基于源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)運(yùn)行，可有效削減短時(shí)尖峰負(fù)荷1500萬(wàn)千瓦，顯著提高電網(wǎng)投資效率。
當(dāng)受新能源大發(fā)、負(fù)荷快速攀升、電網(wǎng)事故等因素影響導(dǎo)致系統(tǒng)備用不足時(shí)，源荷互動(dòng)、網(wǎng)荷互動(dòng)、網(wǎng)儲(chǔ)互動(dòng)可通過(guò)負(fù)荷和儲(chǔ)能側(cè)的靈活調(diào)節(jié)解決電力平衡難題。
互動(dòng)調(diào)控還可提升電網(wǎng)事故應(yīng)急處置能力。在跨區(qū)電力通道發(fā)生故障、失去大電源等大功率缺失的極端狀況下，僅靠發(fā)電側(cè)的調(diào)節(jié)能力不能滿足全網(wǎng)功率平衡的需求。此時(shí)，精準(zhǔn)切負(fù)荷、網(wǎng)荷互動(dòng)、網(wǎng)儲(chǔ)互動(dòng)可將電網(wǎng)的故障處置調(diào)控資源擴(kuò)大到海量的柔性負(fù)荷，調(diào)用全網(wǎng)可調(diào)節(jié)資源共同參與事故處置，有助于保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”互動(dòng)調(diào)控有利于電源側(cè)減少發(fā)電煤耗，提高新能源消納水平；促進(jìn)電網(wǎng)削峰填谷，保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；有利于減少負(fù)荷被動(dòng)切除，提高用電滿意度。應(yīng)注意的是，實(shí)現(xiàn)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”互動(dòng)不僅要實(shí)現(xiàn)各類新技術(shù)的突破，更需要完善與之配套的宏觀政策措施、市場(chǎng)機(jī)制、商業(yè)模式，做到技術(shù)與政策的有機(jī)結(jié)合。
（供圖及作者單位：中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司）
