從“源隨荷動(dòng)”到“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”，為保證電力供需平衡，促進(jìn)新能源消納，電網(wǎng)面臨著嶄新的挑戰(zhàn)。近日，國(guó)家電網(wǎng)印發(fā)《國(guó)家電網(wǎng)有限公司電力需求響應(yīng)工作兩年行動(dòng)計(jì)劃（2020~2021年）》，不斷發(fā)掘、發(fā)揮需求側(cè)資源作用，擴(kuò)大需求響應(yīng)規(guī)模，催生多元化、規(guī)?；⑹袌?chǎng)化發(fā)展應(yīng)用，讓電網(wǎng)更智能，用能更清潔，客戶更滿意。
電量“眾籌” 移峰填谷
用戶瞬間響應(yīng)電網(wǎng)需求，高靈活性電網(wǎng)走到臺(tái)前
高溫總是與夏季相伴，每到此時(shí)，用電負(fù)荷節(jié)節(jié)攀升，給電網(wǎng)造成巨大壓力。
然而，8月21日13時(shí)，正值上海市午間高溫時(shí)分，位于上海市浦東新區(qū)的魯能國(guó)際中心商務(wù)樓卻在主動(dòng)降低用電負(fù)荷。在智慧能源管理系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)下，商務(wù)樓關(guān)閉了停車場(chǎng)部分照明燈，調(diào)整了中央空調(diào)的一些參數(shù)，這種狀態(tài)持續(xù)了一個(gè)小時(shí)。商務(wù)樓內(nèi)的工作人員并沒有什么感覺，但這項(xiàng)智能化的操作降低了290千瓦的用電負(fù)荷。
8月中旬以來，上海中心氣象臺(tái)連續(xù)發(fā)布多次高溫黃色、橙色預(yù)警信號(hào)，上海市多區(qū)最高氣溫達(dá)到38攝氏度。持續(xù)高溫影響下，8月14日，上海電網(wǎng)用電負(fù)荷首次突破3300萬千瓦大關(guān)，達(dá)到3311萬千瓦，給電網(wǎng)帶來新挑戰(zhàn)。
為保障電網(wǎng)運(yùn)行安全，8月21日13時(shí)至14時(shí)，國(guó)網(wǎng)上海市電力公司開展了削峰電力需求響應(yīng)，響應(yīng)負(fù)荷共計(jì)21.87萬千瓦，響應(yīng)率104%。這是今夏上海實(shí)施的第一次削峰電力需求響應(yīng)。當(dāng)天，共有5個(gè)負(fù)荷集成商、304個(gè)用戶參與此次需求響應(yīng)。
近年來，負(fù)荷側(cè)參與電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻的作用逐漸突顯。電網(wǎng)運(yùn)行模式從傳統(tǒng)的“源隨荷動(dòng)”向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”友好互動(dòng)模式轉(zhuǎn)變，電力需求響應(yīng)是促進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)友好互動(dòng)的重要手段。
電力需求響應(yīng)是指通過分時(shí)電價(jià)等市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)或資金補(bǔ)貼等激勵(lì)機(jī)制，引導(dǎo)鼓勵(lì)電力用戶改變?cè)须娏οM(fèi)模式的用能行為，以促進(jìn)電力供需平衡，保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。國(guó)家電網(wǎng)積極開展適應(yīng)于能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展形態(tài)的電力需求響應(yīng)工作，印發(fā)《國(guó)家電網(wǎng)有限公司電力需求響應(yīng)工作兩年行動(dòng)計(jì)劃（2020~2021年）》，充分發(fā)揮電力需求響應(yīng)在促進(jìn)發(fā)、輸、配、用全過程高效運(yùn)行和精準(zhǔn)投資中的重要作用，助力系統(tǒng)安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效益最大化。
電力需求響應(yīng)讓電源、電網(wǎng)、負(fù)荷側(cè)、儲(chǔ)能的關(guān)系更加和諧，也讓參與方受益頗多。魯能國(guó)際中心商務(wù)樓信息主管陸曉丹介紹：“我們利用樓宇原有的空調(diào)資源，通過中央空調(diào)交互終端實(shí)現(xiàn)空調(diào)負(fù)荷的柔性調(diào)控。這次降低的負(fù)荷，不僅沒有影響大樓的舒適度，而且我們還拿到了補(bǔ)貼，真是件一舉多得的好事。”
電網(wǎng)有削峰需求，也有填谷需求。近年來，我國(guó)電動(dòng)汽車數(shù)量增長(zhǎng)迅猛，充電需求旺盛。國(guó)家電網(wǎng)積極推廣有序充電樁，通過市場(chǎng)機(jī)制引導(dǎo)用電負(fù)荷移峰填谷?！皣?guó)家電網(wǎng)通過峰谷價(jià)格機(jī)制鼓勵(lì)大家低谷多充電、高峰少充電。電動(dòng)汽車與電網(wǎng)形成良性互動(dòng)，對(duì)于優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行曲線、提升電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性也將有所助益?！北本╇娏灰字行南嚓P(guān)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人說。
耗電大戶成“發(fā)電廠”，迸發(fā)無窮力量
如今，多能互補(bǔ)、智慧能源協(xié)調(diào)互動(dòng)受到各界關(guān)注。
記者了解到，參加8月21日上海電力需求響應(yīng)的客戶是由智慧能源服務(wù)平臺(tái)匯集、聚合起來的，參與主體涵蓋了工業(yè)生產(chǎn)移峰、自備電廠、冷熱電三聯(lián)供、冰蓄冷空調(diào)機(jī)組、電力儲(chǔ)能設(shè)施、公共充電站等多類型用戶。
在參加響應(yīng)的主體中，一些商務(wù)樓宇被稱為“虛擬電廠”?！疤摂M電廠并不是真正的電廠，而是進(jìn)行了智慧用能控制改造的負(fù)荷側(cè)用戶，它可以是商務(wù)樓宇，也可以是工廠生產(chǎn)線。大樓和工廠裝載的智能終端可以在線監(jiān)測(cè)用電需求，柔性調(diào)節(jié)用電負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式資源的有效聚合和協(xié)調(diào)調(diào)控，達(dá)成與常規(guī)發(fā)電廠相近的效果?！眹?guó)網(wǎng)上?？头行男枨髠?cè)管理中心專家趙建立解釋道。
以商務(wù)樓宇為例，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)出降負(fù)荷指令時(shí)，智能終端可以柔性調(diào)節(jié)空調(diào)、電梯、儲(chǔ)能、三聯(lián)供機(jī)組的運(yùn)行方式，既不影響用戶的用能體驗(yàn)，又降低了用電負(fù)荷，一幢大樓即刻變身為一座為電網(wǎng)輸送電能的“發(fā)電廠”。
今年，國(guó)家電網(wǎng)推廣省級(jí)智慧能源服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，聚集可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源，挖掘需求響應(yīng)價(jià)值?！笆〖?jí)智慧能源服務(wù)平臺(tái)發(fā)展成熟后，將聚集大量可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源，并匯集各種能源數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將為開展精準(zhǔn)調(diào)節(jié)負(fù)荷提供重要支撐，讓源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)更高效、更智能?！壁w建立告訴記者。
智慧能源是未來的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)冷熱電氣進(jìn)行優(yōu)化互補(bǔ)運(yùn)行控制，有利于提升電網(wǎng)負(fù)荷側(cè)調(diào)控能力，構(gòu)建更經(jīng)濟(jì)、更綠色、更安全的能源互聯(lián)網(wǎng)。
8月20日上午9時(shí)，江蘇揚(yáng)州供電公司電力調(diào)度控制中心工作人員吳佳佳通過綜合能源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，對(duì)揚(yáng)州和昌運(yùn)河?xùn)|郡小區(qū)地源熱泵的控制模塊發(fā)出升溫2攝氏度指令，20分鐘后，地源熱泵的溫度從12攝氏度上升到14攝氏度，2個(gè)小時(shí)共“挪用”電量400千瓦時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部電網(wǎng)的緊急功率支撐。短時(shí)間的正負(fù)2攝氏度溫差調(diào)控，居民幾乎無感知，但創(chuàng)造了用戶與電網(wǎng)友好互動(dòng)的新模式。
隨著電網(wǎng)與負(fù)荷側(cè)用戶的互動(dòng)更廣泛、更精準(zhǔn)，電網(wǎng)應(yīng)對(duì)負(fù)荷尖峰的能力將顯著提高，供電可靠性大幅提升，用戶體驗(yàn)越來越好。
新能源聯(lián)手儲(chǔ)能 共謀發(fā)展
近年來，光伏扶貧成為我國(guó)貧困地區(qū)脫貧致富的重要方式。一座座拔地而起的光伏扶貧電站，成了貧困群眾靠得住的“陽光銀行”。
光伏扶貧電站不斷增多，隨之而來的光伏消納問題也日益突顯。
營(yíng)里鄉(xiāng)位于河北省與山西省交界處的太行山深山區(qū)，處于配電網(wǎng)末端，供電半徑長(zhǎng)，用電量偏低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年?duì)I里鄉(xiāng)最大用電負(fù)荷為800千瓦，而當(dāng)?shù)毓夥b機(jī)容量已達(dá)1500千瓦，電量倒送和光伏消納問題突出，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的安全也造成了一定影響。
如何促進(jìn)光伏就地消納的同時(shí)，又保證電網(wǎng)安全？6月19日，隨著一座虛擬變電站的建成投運(yùn)，這個(gè)難題也迎刃而解。
針對(duì)營(yíng)里鄉(xiāng)分布式電源集中但變電站布點(diǎn)不足的現(xiàn)狀，河北石家莊供電公司創(chuàng)新應(yīng)用“開關(guān)站+儲(chǔ)能+邊緣控制服務(wù)中心”的技術(shù)手段，將當(dāng)?shù)?座光伏扶貧電站接入虛擬變電站能量管理系統(tǒng)，將其虛擬為一座變電站，利用10千伏出線為周邊用戶供電，為配電網(wǎng)末端供電提供雙重保障，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)的友好互動(dòng)。
“剩余電量11%、剩余電量15%……”在光伏出力最大的中午時(shí)分，虛擬變電站內(nèi)的儲(chǔ)能裝置將多余的光伏電量?jī)?chǔ)存起來，在光伏出力變小時(shí)再釋放電量，起到削峰填谷的作用。
打開虛擬變電站能量管理系統(tǒng)，儲(chǔ)能電池、光伏電站的運(yùn)行狀況一目了然。石家莊供電公司發(fā)展策劃部專責(zé)馬樂介紹說：“虛擬變電站應(yīng)用的設(shè)備都安裝了智能終端，能量管理系統(tǒng)可以對(duì)各項(xiàng)能量數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，自動(dòng)感知光伏運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)一步優(yōu)化儲(chǔ)能運(yùn)行策略，促進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)優(yōu)化。”
據(jù)了解，該虛擬變電站投資929萬元，占地650平方米，與傳統(tǒng)變電站相比節(jié)約投資73%，節(jié)省土地占用95%。虛擬變電站將10千伏營(yíng)里線一分為四，營(yíng)里鄉(xiāng)供電半徑也由29千米縮短至18千米。
“當(dāng)發(fā)生線路故障時(shí)，能量管理系統(tǒng)可以智能排除非故障線路，并利用儲(chǔ)能電池儲(chǔ)存的電量供電2個(gè)小時(shí)以上?！瘪R樂進(jìn)一步解釋說，營(yíng)里鄉(xiāng)山路崎嶇，以前人工排查故障耗時(shí)久，故障搶修時(shí)間長(zhǎng)，有了虛擬變電站，可以在短時(shí)間內(nèi)隔離故障線路，構(gòu)建出微電網(wǎng)，保障人們生產(chǎn)生活的基本用電。
在營(yíng)里鄉(xiāng)，源網(wǎng)荷儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)了完美協(xié)調(diào)互動(dòng)，為促進(jìn)分布式光伏消納提供了參考樣板。馬樂說：“光伏扶貧電站的消納難題并不是營(yíng)里鄉(xiāng)獨(dú)有的，隨著光伏扶貧的快速推進(jìn)，很多深山區(qū)的光伏扶貧電站都會(huì)面臨這個(gè)問題，虛擬變電站是解決這一問題的有效途徑。這種方式經(jīng)濟(jì)實(shí)用，既能促進(jìn)新能源消納，又能保障電網(wǎng)安全?！睋?jù)測(cè)算，虛擬變電站投運(yùn)后，營(yíng)里鄉(xiāng)的光伏利用率可以提高20%。
共享儲(chǔ)能電站，開啟新能源消納新模式
在青海廣闊的戈壁灘上，一排排光伏板形成了壯觀的藍(lán)色海洋，一座座拔地而起的白色風(fēng)機(jī)成了最美的點(diǎn)綴。
青海發(fā)展新能源優(yōu)勢(shì)得天獨(dú)厚。這里光照時(shí)間長(zhǎng)、輻射強(qiáng)度大，全省可利用荒漠面積10萬平方千米，太陽能發(fā)電技術(shù)可開發(fā)量30億千瓦；位于青海西部的柴達(dá)木盆地風(fēng)能資源優(yōu)越，風(fēng)電技術(shù)開發(fā)量7500萬千瓦。截至6月底，青海以光伏和風(fēng)電為主的新能源裝機(jī)達(dá)1608萬千瓦，占全省裝機(jī)的50%，是全國(guó)新能源裝機(jī)占比最高的省份。
新能源裝機(jī)規(guī)模如此之大，解決消納問題迫在眉睫。
促進(jìn)新能源消納要“外送+就地消納”兩手抓。今年7月，青?！幽稀?00千伏壓特高壓直流工程正式送電，這是世界上首個(gè)以輸送新能源為主的特高壓輸電大通道，源源不斷地將青海的電能輸送到中東部地區(qū)。
除了外送，近年來，青海積極推廣清潔取暖、電動(dòng)汽車等電能替代項(xiàng)目，提高就地消納能力。同時(shí)，從2018年開始，國(guó)網(wǎng)青海省電力公司依托電網(wǎng)行業(yè)優(yōu)勢(shì)，著力開展“共享儲(chǔ)能”相關(guān)應(yīng)用研究，打造儲(chǔ)能輔助服務(wù)市場(chǎng)，尋求“共享儲(chǔ)能”在技術(shù)應(yīng)用和服務(wù)模式兩方面的創(chuàng)新突破，深入挖掘源網(wǎng)荷儲(chǔ)調(diào)節(jié)能力。
中國(guó)工程院院士杜祥琬表示，儲(chǔ)能是未來電力系統(tǒng)必要的組成部分，是不可少的。儲(chǔ)能可以實(shí)現(xiàn)能量的時(shí)移應(yīng)用，平抑風(fēng)、光的間歇性，即用即發(fā)，通過削峰填谷實(shí)現(xiàn)收益，將電力供需之間的實(shí)時(shí)耦合改為跨時(shí)段耦合，豐富電力平衡的手段，實(shí)現(xiàn)低密度、波動(dòng)性能源的高密度、可控性應(yīng)用，達(dá)到類常規(guī)電源效果，成為高競(jìng)爭(zhēng)力的能源。
國(guó)網(wǎng)青海電力相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹：“我們以電網(wǎng)為依托，將電源、用戶和電網(wǎng)三方儲(chǔ)能資源進(jìn)行全網(wǎng)優(yōu)化配置，使之既可為電源、用戶自身提供服務(wù)，也可以靈活調(diào)整運(yùn)營(yíng)模式，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)‘共享儲(chǔ)能’?！痹谶@一新模式下，當(dāng)新能源電量無法全額消納時(shí)，富余電量由共享儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收存儲(chǔ)，待電網(wǎng)有接納空間時(shí)，系統(tǒng)再釋放所存儲(chǔ)的電量，從而有效促進(jìn)新能源消納，進(jìn)一步增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)峰能力。
共享儲(chǔ)能的發(fā)展需要依靠健康有序的市場(chǎng)機(jī)制。2018年8月，青海電力輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)正式啟動(dòng)，當(dāng)年9月，《青海電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)則》制訂完成，以市場(chǎng)化模式全力支持共享儲(chǔ)能有序發(fā)展。2019年6月18日，國(guó)家能源局西北監(jiān)管局發(fā)布《青海電力輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)則（試行）》，并向國(guó)家能源局報(bào)備，規(guī)范共享儲(chǔ)能市場(chǎng)化交易行為。
2019年至今，青海累計(jì)1家儲(chǔ)能電站和355家新能源電站參與共享儲(chǔ)能調(diào)峰輔助服務(wù)交易，儲(chǔ)能電站累計(jì)充電2989萬千瓦時(shí)，累計(jì)放電2376萬千瓦時(shí)，為探索新能源消納邁出了堅(jiān)實(shí)一步。
源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)控制發(fā)展是未來的發(fā)展趨勢(shì)，電網(wǎng)調(diào)度將以整體最優(yōu)為目標(biāo)，充分發(fā)揮各種資源優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)清潔能源消納，構(gòu)建出智能高效的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。
