中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：11月9-10日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦的首屆中國(guó)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展大會(huì)暨全國(guó)虛擬電廠及需求側(cè)響應(yīng)高層研討會(huì)在山東濟(jì)南喜來登召開。
大會(huì)聚焦新型儲(chǔ)能可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，針對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題展開充分探討，分享可持續(xù)政策機(jī)制、資本市場(chǎng)、新型儲(chǔ)能系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、示范項(xiàng)目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應(yīng)用。
來自電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的150家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，322位嘉賓參加了本屆大會(huì)。大會(huì)通過主旨演講、高峰對(duì)話等環(huán)節(jié)深入交流探討。
大會(huì)組委會(huì)邀請(qǐng)國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院專業(yè)首席工程師劉萌分享主題報(bào)告《空氣源熱泵負(fù)荷聚合調(diào)控技術(shù)及應(yīng)用》。以下是發(fā)言主要內(nèi)容：
劉萌：尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)，各位專家，各位同仁，下午好。我演講的題目是《空氣源熱泵負(fù)荷聚合調(diào)控技術(shù)及應(yīng)用》。
首先匯報(bào)一下研究的背景。
國(guó)家提出“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)，新能源發(fā)電迎來飛速發(fā)展。電力系統(tǒng)的特點(diǎn)是發(fā)電與負(fù)荷的實(shí)時(shí)平衡。新能源發(fā)電具有隨機(jī)性、波動(dòng)性特點(diǎn)。電力供需平衡成為行業(yè)難題，亟待解決。
傳統(tǒng)電網(wǎng)的平衡模式主要是“源隨荷動(dòng)”，隨著火電占比的大幅下降，新能源發(fā)電不確定性強(qiáng)，勢(shì)必向“源荷互動(dòng)”模式轉(zhuǎn)變，負(fù)荷參與電網(wǎng)調(diào)控是必然的趨勢(shì)?？諝庠礋岜靡詷O少的電能吸收空氣中大量低位熱能，輸送到樓宇房間，達(dá)到供暖或者供冷的目的，必須非常廣應(yīng)用的空間。我們這個(gè)建筑樓宇，包括空間熱泵整體輸送的水循環(huán)系統(tǒng)，具有一定的特性，可在削峰填谷中發(fā)揮重大的作用。如果利用空間熱泵，參與電網(wǎng)的輔助服務(wù)市場(chǎng)，可以獲得調(diào)峰的收益，盈利模式相對(duì)比較穩(wěn)定?？涨盁岜梅蠀⑴c電網(wǎng)的調(diào)動(dòng)，也面臨著很多的技術(shù)難題。第一個(gè)挑戰(zhàn)空前熱泵負(fù)荷模型，負(fù)荷優(yōu)化調(diào)動(dòng)的基礎(chǔ)，是參與需求側(cè)的基礎(chǔ)。為對(duì)樓宇空調(diào)進(jìn)行精細(xì)化空調(diào)進(jìn)行精細(xì)化建?；蚰Ｐ偷膮?shù)無法獲取，進(jìn)行優(yōu)化控制或者進(jìn)行參與電網(wǎng)的調(diào)控。供冷也好，大多為實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)營(yíng)，沒有在用戶“無感知”情況下，充分利用樓宇蓄冷蓄熱能力實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，不影響用戶舒適度。優(yōu)化節(jié)能，結(jié)合電力現(xiàn)貨市場(chǎng)指令峰谷電價(jià)、樓宇冷/熱供應(yīng)能耗特性等因素。尤其對(duì)于空氣源熱泵來講，現(xiàn)在在山東大部分好多住樓房的情況，熱力公司的供暖到不了那個(gè)地方，很多選空氣源熱泵供暖。供暖運(yùn)營(yíng)商對(duì)于他們公司來講，他收到的就是采暖費(fèi)，他們的付出就是電費(fèi)。如果我這個(gè)優(yōu)化節(jié)能做的不足夠的話有可能就是虧損的。全省山東收集了500多家的小區(qū)，大多處于虧損狀態(tài)，甚至好多無法運(yùn)營(yíng)下去了，就要開始否定這種供暖方式，可能要采用其他的，或者是想要做相應(yīng)的改變，他們認(rèn)為是空氣源熱泵不節(jié)能，實(shí)際上他們是對(duì)于空氣源熱泵這個(gè)控制是欠缺了解。因?yàn)榇蠖鄶?shù)空調(diào)廠家，賣空氣源熱泵只關(guān)注單臺(tái)的效果。對(duì)于一個(gè)小區(qū)來講，我可能一臺(tái)熱泵是帶不起來這些供暖，我可能需要十臺(tái)、二十臺(tái)甚至三十臺(tái)，這樣整體的空氣源熱泵對(duì)這個(gè)小區(qū)整體進(jìn)行一個(gè)供暖。整體這個(gè)控制策略如果它沒有相應(yīng)的空調(diào)廠家也是不了解的，只對(duì)單個(gè)熱泵控制是比較了解的。對(duì)于整體性能，就整體的控制，可能無法做到相應(yīng)的優(yōu)化控制。我們現(xiàn)在目前接受的最大的一個(gè)負(fù)荷，是臨沂的一個(gè)新區(qū)，是17萬平小區(qū)，總共有89臺(tái)熱泵，每臺(tái)熱泵差不多30多千瓦，整個(gè)負(fù)荷是3000瓦左右，和分布式光伏整體體量是差不多大的。它的整體一開始是處于虧損的狀態(tài)。
第三個(gè)挑戰(zhàn)，空氣源熱泵負(fù)荷優(yōu)化方法現(xiàn)在研究的也很多了。但是整體都是處于理論研究階段，很難在現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行規(guī)?；耐茝V，目前好多電網(wǎng)尤其國(guó)網(wǎng)那邊從國(guó)調(diào)統(tǒng)一的重點(diǎn)工作，來推動(dòng)各個(gè)網(wǎng)都來建源網(wǎng)荷儲(chǔ)多元協(xié)同平臺(tái)。他們實(shí)際上接入的可調(diào)節(jié)負(fù)荷的數(shù)量還是有限的。為實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的規(guī)?；苯诱{(diào)控。
我們這個(gè)項(xiàng)目組創(chuàng)新性的構(gòu)建了空氣源熱泵負(fù)荷的規(guī)?；娋W(wǎng)，突破了負(fù)荷精細(xì)化建模，以及電網(wǎng)直接調(diào)控的關(guān)鍵技術(shù)，有效促進(jìn)了用戶側(cè)的節(jié)能降耗。
下面介紹一下項(xiàng)目的原理及創(chuàng)新性。項(xiàng)目的整體構(gòu)架是這樣的，大多數(shù)目前對(duì)于符合參與電網(wǎng)的調(diào)控都是從上往下研究。具備符合什么樣的特性，把它納入到電網(wǎng)調(diào)控中，實(shí)際好多對(duì)底層的負(fù)荷了解的并不是那么的準(zhǔn)確，可能導(dǎo)致好多策略離實(shí)際的現(xiàn)實(shí)有偏差。我們這個(gè)項(xiàng)目組是從下往上研究，我們首先了解一下這個(gè)負(fù)荷它的工作特性是什么樣的，整體的供電的約束是什么樣的。在這個(gè)基礎(chǔ)上提出一個(gè)有利于他們不影響供暖的基礎(chǔ)上，設(shè)定一個(gè)控制策略，在這個(gè)基礎(chǔ)上，再把所有這些負(fù)荷都接到一個(gè)聚合平臺(tái)上。為什么接到一個(gè)聚合平臺(tái)上來來呢？對(duì)于點(diǎn)暖來講是很小的，我電網(wǎng)是看不見的。那我中間一定要有一個(gè)中間溝通的橋梁，這個(gè)溝通的橋梁這兩天好多專家講的叫虛擬電廠也好，叫負(fù)荷聚合商也好，一定有這樣的平臺(tái)管理底下的平臺(tái)。針對(duì)對(duì)接的就是我這個(gè)虛擬電廠，他來管理好多下面可供的，可調(diào)節(jié)的負(fù)荷。當(dāng)然對(duì)于我們今天講的，主要對(duì)的是空氣源熱泵負(fù)荷。
我們對(duì)應(yīng)的幾個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，一個(gè)是空氣源熱泵負(fù)荷精細(xì)化建模，我們提出了分布式樓宇空調(diào)，當(dāng)然也包括了夏季制冷的中央空調(diào)，中央空調(diào)大家之前也不大了解。我們家用空調(diào)大家都比較了解，一個(gè)空調(diào)的功率大約只有兩三千瓦。現(xiàn)在大部分市區(qū)里大型的樓宇都采用中央空調(diào)進(jìn)行制冷，他們的主要功率設(shè)備一般都在大樓的地下室，單獨(dú)的一個(gè)房間里，用一個(gè)大型的空調(diào)設(shè)備，統(tǒng)一把這個(gè)水，制成冷水。我們?cè)诜块g里調(diào)的冷水，實(shí)際上是冷水送到我們房間之后，我們調(diào)的是房間整體的相當(dāng)于對(duì)它進(jìn)行調(diào)節(jié)。真正的大型設(shè)備都在統(tǒng)一的一個(gè)地下室。當(dāng)時(shí)我們山東電科院的樓宇，我們當(dāng)時(shí)也進(jìn)行了這樣一個(gè)改造。整體的是什么情況呢？總共是19層的大樓，總共有3棟樓，整體都在我們樓下進(jìn)行這樣一個(gè)制冷。我們?cè)O(shè)備總共有4臺(tái)空調(diào)主機(jī)，有兩用兩備。夏天不是特別熱的時(shí)候一臺(tái)主機(jī)進(jìn)行供冷就可以了，最熱的時(shí)候需要兩臺(tái)。這臺(tái)主機(jī)的功率大約是454千瓦，大約是這樣的一個(gè)數(shù)量級(jí)?？諝庠礋岜盟墓ぷ髟砗椭醒肟照{(diào)差不多，也是冬季制成熱水。夏季帶風(fēng)機(jī)盤管的就制成冷水就供冷。對(duì)我們電科院的空調(diào)來講，我們現(xiàn)在對(duì)它進(jìn)行改造?？梢詮倪h(yuǎn)程，一個(gè)是控制器的調(diào)節(jié)，另外對(duì)它前面的開關(guān)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。我們建這個(gè)平臺(tái)的主要目的就是驗(yàn)證整體搭建這個(gè)模型的準(zhǔn)確性，模型是調(diào)度和控制的基礎(chǔ)。我們當(dāng)時(shí)驗(yàn)證了這個(gè)模型三個(gè)小時(shí)內(nèi)，我對(duì)功率調(diào)節(jié)之后，對(duì)室內(nèi)溫度的一個(gè)表現(xiàn)，當(dāng)然這個(gè)室內(nèi)溫度我們是采了兩個(gè)房間的樣本，不可能每個(gè)房間都來布置這樣相應(yīng)的策略。這樣的話它的精度能達(dá)到99%，這樣的話這個(gè)精度對(duì)于我們實(shí)際電網(wǎng)調(diào)控或者它的優(yōu)化調(diào)控都是非?？捎^的。
第二個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，就是空氣源熱泵負(fù)荷柔性控制策略的設(shè)計(jì)，這個(gè)對(duì)于的是單個(gè)一個(gè)樓宇，在這個(gè)模型的基礎(chǔ)上，可以充分利用它的這個(gè)模型，利用外界的輸入整體的天氣條件，還有峰谷電價(jià)，另外現(xiàn)貨市場(chǎng)指令，在這么多約束情況下，我怎么樣來實(shí)現(xiàn)自己?jiǎn)蝹€(gè)負(fù)荷的優(yōu)化運(yùn)營(yíng)。其實(shí)現(xiàn)在空氣源熱泵供暖，市面上大部分都是根據(jù)回水的溫度來控制我這個(gè)負(fù)荷，相當(dāng)于剛才我這個(gè)回水溫度，如果是溫度太低的話，可能我外面熱負(fù)荷需要很大，多開兩天。如果是水溫太高的話，證明我的熱泵開的足夠多。大體上是這樣的。但這個(gè)會(huì)導(dǎo)致整體室內(nèi)的溫度控制的不準(zhǔn)確，有可能尤其是末端暖氣片，或者地暖的，我這個(gè)溫度無法進(jìn)行限制，有時(shí)候考慮了整體的供水環(huán)節(jié)，相當(dāng)于大的慣性環(huán)節(jié)，我覺得控制還是挺難的，相當(dāng)于室內(nèi)溫度會(huì)有一個(gè)比較大的范圍變化，這樣的話就沒法做到節(jié)能，尤其對(duì)于供暖運(yùn)營(yíng)商來講，室內(nèi)溫度過高的話，造成我能量的一個(gè)浪費(fèi)，相當(dāng)于電費(fèi)要交多了。如果室內(nèi)溫度控制的過低，可能供暖的這些用戶他們可能就不滿意，來年再收采暖費(fèi)，可能就會(huì)有相應(yīng)的難度。
我們第二個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，就是對(duì)于一個(gè)樓宇來講，我們?cè)O(shè)定的一個(gè)控制策略，相當(dāng)于可以精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)我室內(nèi)溫度的這樣一個(gè)精準(zhǔn)控制。當(dāng)然再加上其他約束的話，我室內(nèi)溫度假如說人的體溫感知是可以由一定范圍的，我可以充分利用蓄冷蓄熱能力，來實(shí)現(xiàn)成本的最優(yōu)化。相當(dāng)于我可以多用谷電，少用峰電。同時(shí)室內(nèi)溫度用戶還沒有太明顯的感知，這樣的話我就可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)負(fù)荷的優(yōu)化運(yùn)營(yíng)。
第三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，相當(dāng)于負(fù)荷聚合平臺(tái)，供暖平臺(tái)，之前講的都是單個(gè)負(fù)荷，這個(gè)負(fù)荷供暖，運(yùn)營(yíng)商可能是管了二十個(gè)小區(qū)或者三十個(gè)小區(qū)，自己優(yōu)化運(yùn)營(yíng)或者智能運(yùn)營(yíng)的角度來說，他們有動(dòng)力，自己建這樣的一個(gè)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)無人值守，或者提高運(yùn)維的效率，我從遠(yuǎn)程就可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)小區(qū)運(yùn)維的管理。底下運(yùn)營(yíng)了二十多個(gè)小區(qū)，完全可以從公司的大屏里實(shí)現(xiàn)每一個(gè)小區(qū)，我供暖的參數(shù)的一個(gè)監(jiān)控，同時(shí)我也可以從遠(yuǎn)程對(duì)所有的控制器這些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。它走的這個(gè)渠道，通過上阿里云的方式，電網(wǎng)的調(diào)動(dòng)平臺(tái)對(duì)接起來，相當(dāng)于供暖聚合平臺(tái)，又具備了虛擬電廠，或者是負(fù)荷聚合商整體的功能，和電網(wǎng)對(duì)接要參與電網(wǎng)直接調(diào)控的話，要報(bào)我整體可調(diào)節(jié)的，如果一個(gè)指令下來了，我需要把這個(gè)指令分解到各個(gè)小區(qū)，我整體的對(duì)用戶供暖不造成影響，它的目標(biāo)肯定是能夠使自己的收益達(dá)到最大化，第三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)的工作，就在于進(jìn)一步擴(kuò)展了它負(fù)荷聚合平臺(tái)的功能，電網(wǎng)公司控制中心下達(dá)的指令，一個(gè)指令下來，一直貫穿到每個(gè)小區(qū)，實(shí)現(xiàn)了這樣的一個(gè)試點(diǎn)，也上了山東的新聞聯(lián)播。
現(xiàn)在匯報(bào)一下技術(shù)的先進(jìn)性。這是我們相應(yīng)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)做的成果，有發(fā)明專利，相應(yīng)的參與了國(guó)網(wǎng)的符合參與電網(wǎng)調(diào)控的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)時(shí)國(guó)調(diào)一下做了13項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，參與制定了其中的六項(xiàng)編制。國(guó)內(nèi)外對(duì)比是模型的建模和參數(shù)優(yōu)化，我們也是通過實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證了預(yù)測(cè)的精度還是很高的。同時(shí)對(duì)于樓宇負(fù)荷的優(yōu)化控制，現(xiàn)在我們是以實(shí)際的數(shù)據(jù)，不同的小區(qū)，當(dāng)然情況也不一樣，整體效果來說，能夠達(dá)到運(yùn)營(yíng)成本節(jié)省10%以上，這10%包括遠(yuǎn)程云控的精細(xì)化供暖，另一部分是優(yōu)化控制的效果。整體來講10%以上。實(shí)際上單個(gè)小區(qū)有的優(yōu)化節(jié)能甚至超過50%，這樣就會(huì)使很多的負(fù)荷聚合商底層的就能夠生存下去的。第三部分，樓宇空調(diào)負(fù)荷精準(zhǔn)調(diào)控，對(duì)山東電網(wǎng)來說是可以參與現(xiàn)貨市場(chǎng)，是具有一定規(guī)模的。如果單個(gè)樓宇最大的是接觸3個(gè)MW，對(duì)電網(wǎng)來講是肯定不滿足注冊(cè)要求的，一定是以負(fù)荷聚合商的形式在電網(wǎng)中進(jìn)行負(fù)荷。而且負(fù)荷底下所有這些負(fù)荷都?xì)w它來，不需要考慮我整體的收益，在跟每一個(gè)小區(qū)來進(jìn)行利益分配，那也是挺難的一件事情。山東應(yīng)該是10MW調(diào)節(jié)超過兩萬小時(shí)，這樣的話就可以滿足注冊(cè)的要求，現(xiàn)在文件辦已經(jīng)有了相應(yīng)的文件了，現(xiàn)在有相應(yīng)的主體的負(fù)荷。
下面匯報(bào)一下實(shí)施的效果和適用的范圍。現(xiàn)在目前我們做完試點(diǎn)之后，也在全省推廣尋找相應(yīng)的負(fù)荷聚合商，我們一定不是單個(gè)的負(fù)荷，負(fù)荷聚合商假如說具備這種調(diào)控的能力，而且規(guī)模達(dá)到了，這樣就可以納入到電網(wǎng)這個(gè)平臺(tái)上來。現(xiàn)在目前整體應(yīng)用是在威海、東營(yíng)、煙臺(tái)，整體的實(shí)現(xiàn)樓宇空氣源熱泵?？諝庠礋岜媚壳耙呀?jīng)接入50MW，電力公司內(nèi)部好多這種市縣公司，都是采用樓宇空調(diào)進(jìn)行供冷或者供暖的。我們自己內(nèi)部因?yàn)槭枪饫w通達(dá)的，我們之前是做了一個(gè)小型的示范，電科院的網(wǎng)約平臺(tái)，把所有的樓宇空調(diào)通過光纖都聚合到中科院，這樣我們想起到一個(gè)示范的效果，目前已經(jīng)是接入了十家公司的樓宇空調(diào)。對(duì)于清潔供暖的小區(qū)，目前供暖面積已經(jīng)是120萬平米，相應(yīng)的這些底層的手段，在集成電子，上曾有相應(yīng)配合建設(shè)的平臺(tái)。
未來，我們的推廣思路是這樣的。首先，我們還是要把山東電力公司內(nèi)部的這些67家具有較好控制潛能的空調(diào)，完全接入到我們網(wǎng)約平臺(tái)上去，實(shí)現(xiàn)對(duì)上層的調(diào)控中心，一直對(duì)著底層每一個(gè)大型的樓宇，我們已經(jīng)把這個(gè)信息全部收集上來了，具備的調(diào)節(jié)能力可以達(dá)到28.7MW，這樣的話我們可以很好的驗(yàn)證相應(yīng)的技術(shù)，為社會(huì)上的這些聚合商提供技術(shù)的指導(dǎo)。
目標(biāo)用戶，面積超過2萬平米的集中式工商業(yè)和民用供暖用戶。以山東電網(wǎng)為例，現(xiàn)在我們統(tǒng)計(jì)，山東的這種供熱或者供冷站應(yīng)該不少于3000個(gè)，調(diào)節(jié)能力達(dá)到千萬GW級(jí)別。目前容量還是比較少，差不多是5萬到10萬的樣子，但是目前來講我們認(rèn)為可以直接調(diào)控的規(guī)模還是非常可觀的。這里面有一個(gè)概念，需求響應(yīng)可能有一部分是電網(wǎng)公司或者政府，主要是政府給一個(gè)電價(jià)，用戶根據(jù)自己特性進(jìn)行相應(yīng)的響應(yīng)。什么時(shí)間響應(yīng)，響應(yīng)多少量，可能對(duì)電網(wǎng)調(diào)控來說還是一個(gè)位置的。我們這個(gè)成果，是對(duì)這種稍微大型一點(diǎn)的用戶，聚合起來對(duì)它進(jìn)行直接調(diào)控，簽訂并網(wǎng)調(diào)控的協(xié)議，正常情況下我們是根據(jù)它報(bào)的量之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。相當(dāng)于對(duì)于負(fù)荷聚合商整體對(duì)于自己負(fù)荷的評(píng)估能力，還有整體指令分配能力還是要求非常高的，當(dāng)然這也是我們高校還有電科院在推動(dòng)的，可以和這些負(fù)荷聚合商進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)或者成果轉(zhuǎn)換。
目前這些經(jīng)濟(jì)效益簡(jiǎn)單說一說，相當(dāng)于是增加了電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力，未來有政策了，我可以實(shí)現(xiàn)新能源的下那，目前的政策主要是防止氣峰氣光的新能源消納，當(dāng)然我們聚合起來了，完全也可以接受需求響應(yīng)相應(yīng)的平臺(tái)的調(diào)控。目前我們調(diào)控的響應(yīng)指令的級(jí)別是分鐘級(jí)，現(xiàn)在差不多5分鐘從調(diào)控中心下指令，當(dāng)然這中間涉及到多層之間他們信息的交互，這里面不是通道限制了相當(dāng)于傳輸?shù)乃俾剩鞣N白天的讀取，各種邏輯都可以優(yōu)化，在目前這種情況下達(dá)到一分鐘級(jí)是沒有問題的。目前這個(gè)層級(jí)完全是可以參與電網(wǎng)的調(diào)峰，如果是能達(dá)到分鐘級(jí)可能參與AGC就可以了，如果到秒級(jí)的話甚至可以參與電網(wǎng)的調(diào)頻。如果采用光纖的程度，就可以為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定做相應(yīng)的貢獻(xiàn)，相當(dāng)于我這個(gè)負(fù)荷可以起到跟發(fā)電一樣的作用。
我的匯報(bào)結(jié)束了，謝謝。
