核心提示 調(diào)度是保障電網(wǎng)安全運行和實現(xiàn)電力資源優(yōu)化配置的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。國家電網(wǎng)公司一直創(chuàng)新探索，不斷優(yōu)化調(diào)度手段和模式。由國網(wǎng)華北分部探索構(gòu)建的源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)調(diào)度控制系統(tǒng)，在國內(nèi)率先將電動汽車、儲能等資源納入電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度和實時閉環(huán)控制，并作為獨立主體參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場，實現(xiàn)調(diào)度模式向“源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動”轉(zhuǎn)型，推動電網(wǎng)資源高效優(yōu)化配置，促進新能源消納，助力構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。
3月18日后半夜，華北電網(wǎng)風(fēng)電出力高達4013萬千瓦，創(chuàng)歷史新高，而當(dāng)時全網(wǎng)負荷仍處于低位運行，僅為1.51億千瓦，電網(wǎng)消納新能源壓力巨大。此時，華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場實時發(fā)布市場出清結(jié)果。
在華北電力調(diào)控分中心調(diào)度大廳內(nèi)，源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)調(diào)度控制系統(tǒng)實時優(yōu)化分布式儲能、電動汽車、電采暖等負荷側(cè)資源充用電功率與時間，自動將升高充用電功率的指令通過自動發(fā)電控制系統(tǒng)(AGC)發(fā)至國網(wǎng)電動汽車服務(wù)有限公司、國網(wǎng)冀北綜合能源服務(wù)有限公司、特來電新能源有限公司各自云平臺，執(zhí)行市場出清結(jié)果。平臺自動接收并將分解后的指令發(fā)給聚合代理的各個市場主體。有序充電樁、電池換電站、公交場站待充電的公交車、分布式儲能和電采暖設(shè)備等均增加充用電功率或?qū)⒐β收{(diào)至最大，助力削峰填谷，有效促進新能源消納。
電動汽車、儲能等負荷側(cè)調(diào)節(jié)資源參與調(diào)峰潛力巨大
近年來，我國能源生產(chǎn)和消費革命不斷深入推進，大量可再生能源發(fā)電接入電網(wǎng)。國家電網(wǎng)公司一直多措并舉，推進清潔能源大范圍優(yōu)化配置，助力構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。在公司經(jīng)營區(qū)域內(nèi)，華北電網(wǎng)屬于經(jīng)濟發(fā)達、用電需求大的“三華”地區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展韌性強，用電需求增速快，同時又屬于新能源高占比的“三北”地區(qū)，風(fēng)光資源聚集，風(fēng)電、光伏發(fā)電保持高速增長。
“當(dāng)前華北電網(wǎng)新能源發(fā)電裝機1.07億千瓦，占總裝機比例達到30%，‘十三五’期間年均增長率達到20.69%。風(fēng)電最大出力4013萬千瓦、光伏(含分布式光伏)最大出力2866萬千瓦，新能源裝機和出力雙增長大大增加了電網(wǎng)消納壓力。為了實現(xiàn)非化石能源占比超過50%的目標，新能源裝機仍將持續(xù)快速發(fā)展，華北電網(wǎng)未來迎峰度冬期間電網(wǎng)調(diào)峰和新能源消納形勢將更加嚴峻。”華北電力調(diào)控分中心主任江長明介紹說。
面對新能源消納壓力，華北電力調(diào)控分中心開展理念、管理、科技創(chuàng)新，在華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場成功運營的基礎(chǔ)上，引入電動汽車、儲能等資源參與調(diào)峰市場，激發(fā)負荷側(cè)市場主體的活力，提升電網(wǎng)資源配置效率，實現(xiàn)清潔能源大范圍優(yōu)化配置。
華北電力調(diào)控分中心研究總結(jié)出包括電動汽車、儲能等在內(nèi)的負荷側(cè)調(diào)節(jié)資源具備的四大明顯特性——用電時間有彈性、用電行為可引導(dǎo)、用電規(guī)律可預(yù)測、用電方式智能化，認為負荷側(cè)資源參與電網(wǎng)優(yōu)化控制的空間非常大。京津唐電網(wǎng)負荷側(cè)調(diào)節(jié)資源非常豐富。據(jù)統(tǒng)計，目前北京、天津、冀北地區(qū)電動汽車約40萬輛，儲能資源超過20萬千瓦;空調(diào)保有量約8000萬臺，電采暖用戶達163萬戶。如果能夠發(fā)揮這些負荷側(cè)資源的彈性用電性能，京津唐電網(wǎng)預(yù)計可增加調(diào)峰電力最大約400萬千瓦。
但就個體可控、可調(diào)節(jié)負荷側(cè)資源而言，其容量大多為幾百到幾萬千瓦，且點多面廣、運營主體復(fù)雜。如何感知、聚集、引導(dǎo)并精確調(diào)度這些負荷側(cè)調(diào)節(jié)資源，是需要通過技術(shù)路徑與商業(yè)模式創(chuàng)新來破解的一大難題。
從“源隨荷動”到“源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動”
電網(wǎng)傳統(tǒng)的調(diào)度端與負荷端之間要建立聯(lián)系，面臨著網(wǎng)絡(luò)鏈條長、跨越平臺數(shù)量多、信息交互壁壘大、互聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險大等諸多問題。要解決調(diào)度對負荷集群的連續(xù)控制這個國內(nèi)乃至國際難題，需要發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)思維、應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不斷推動電網(wǎng)朝數(shù)字化、智慧化方向發(fā)展。
在破解這一難題時，負荷資源聚合商可以發(fā)揮積極作用。國網(wǎng)電動汽車公司、冀北綜合能源服務(wù)公司、特來電公司等資源聚合商擁有電動汽車充電樁、分布式儲能、可控負荷等大量負荷側(cè)資源，且建有自己的聚合商平臺，能將分散的可控負荷聚合形成規(guī)模相對較大的“聚合體”。
經(jīng)過半年多的探索和實踐，國網(wǎng)華北分部在國內(nèi)率先建成源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)調(diào)度控制平臺，制定負荷側(cè)資源接入、信息上傳等規(guī)范，實現(xiàn)了電網(wǎng)側(cè)與“聚合體”之間的安全高效互聯(lián)互通，實現(xiàn)了對負荷側(cè)調(diào)節(jié)資源的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、分析及展示。聚合商平臺接收調(diào)度機構(gòu)發(fā)出的控制指令，并分解到所聚合的可調(diào)節(jié)負荷資源終端，實現(xiàn)閉環(huán)控制。
“負荷資源聚合商能引導(dǎo)公交公司、儲能電站運營商、換電站、電蓄熱負荷用戶，利用充電立減、服務(wù)費打折等營銷手段引導(dǎo)其聚合的部分資源，根據(jù)電網(wǎng)需求逐步改變用戶原有充用電時間和習(xí)慣，在電網(wǎng)調(diào)峰困難時增加充用電功率，擴展新能源消納空間。”華北電力調(diào)控分中心黨總支部書記張哲說。
經(jīng)過周密的設(shè)計、開發(fā)、測試和聯(lián)調(diào)部署，國網(wǎng)華北分部實現(xiàn)了智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)D5000與國網(wǎng)電動汽車公司智慧能源平臺、特來電平臺、冀北虛擬電廠(VPP)管控平臺的互聯(lián)感知和控制，并通過AGC指令連續(xù)調(diào)節(jié)用戶負荷，實現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲”協(xié)調(diào)互動。
對于資源聚合商來說，與電網(wǎng)企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，實現(xiàn)的是雙贏效果。“電動汽車可控充電負荷參與華北調(diào)峰市場，吸引市場主體積極主動響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)峰需求，拓展了充電業(yè)務(wù)發(fā)展的新模式。”國網(wǎng)電動汽車公司副總經(jīng)理王文說，“要接收并執(zhí)行調(diào)度機構(gòu)下發(fā)的控制指令，電動汽車充電樁就要實現(xiàn)可控充電、有序充電，具備雙向信息交互功能。這也推動我們加快充電樁技術(shù)創(chuàng)新和可控充電設(shè)施建設(shè)。”
據(jù)統(tǒng)計，華北電網(wǎng)源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)調(diào)度控制平臺目前已接入京津唐電網(wǎng)范圍內(nèi)2430座充/換電站共計23954臺充電樁、4座分布式儲能電站，還有大工業(yè)負荷、蓄熱式電采暖等11類負荷共計17個負荷終端，為京津唐電網(wǎng)提供負荷側(cè)調(diào)節(jié)資源總量26萬千瓦、最大調(diào)峰電力約4萬千瓦。
合理商業(yè)模式激發(fā)負荷側(cè)資源參與電網(wǎng)調(diào)峰積極性
成功將電動汽車、儲能等資源納入電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度之后，如何構(gòu)建負荷側(cè)資源商業(yè)運營模式，保持負荷側(cè)資源參與電網(wǎng)調(diào)峰的積極性，是激發(fā)負荷側(cè)資源活力、提高電力資源配置效率的關(guān)鍵因素。
國網(wǎng)華北分部在國內(nèi)率先將負荷側(cè)資源作為第三方獨立主體納入華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場。按照中發(fā)9號文及其配套文件精神，國網(wǎng)華北分部編制了市場方案及規(guī)則、并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議和交易結(jié)算合同，報送華北能源監(jiān)管局完成意見征求，并組織業(yè)內(nèi)專家、學(xué)者及多家發(fā)電企業(yè)代表召開專家論證會和座談會，最終獲得國家能源局、華北能源監(jiān)管局批復(fù)并開展市場正式結(jié)算。
自2019年12月12日正式結(jié)算以來，各類負荷側(cè)資源通過積極參與調(diào)峰市場，促進新能源消納1512萬千瓦時，相關(guān)市場主體獲得收益266萬元。尤其是今年春節(jié)假期及抗擊新冠肺炎疫情以來，電網(wǎng)負荷水平持續(xù)較低，新能源消納壓力巨大。通過市場的進一步引導(dǎo)，電采暖、儲能等資源調(diào)整充用電時間，在電網(wǎng)調(diào)峰最困難時段充用電更加集中，既有效促進了新能源消納，又提升了獨立主體收益水平。
“以我們代理的張家口東源熱力公司為例，在參與華北調(diào)峰市場以前，該公司用能管理相對粗放，主要是利用晚8點到早8點的低谷電價時段生產(chǎn)。4個可控電鍋爐總功率6萬千瓦，其中3萬千瓦用于直接供熱，3萬千瓦用于儲蓄熱能，以滿足白天供熱需要。”冀北綜合能源服務(wù)公司總經(jīng)理張東暉說，“參加華北調(diào)峰市場后，東源熱力優(yōu)化了蓄熱功率和時間，在不影響供熱質(zhì)量和用戶感受的基礎(chǔ)上，在電網(wǎng)調(diào)峰困難時段最大限度提高蓄熱功率參與調(diào)峰，獲得市場收益。”
“參與華北調(diào)峰市場后，原本晚高峰要充的電挪到了后半夜。這段時間不發(fā)車，不會影響公交系統(tǒng)運行。作為用電大戶，我們這樣不僅能幫助減輕電網(wǎng)調(diào)峰壓力，同時還能獲得市場收益。而且整個過程都是自動控制系統(tǒng)完成，沒有額外人工成本，真是一件好事。”北京恒基客運張村公交充電站工程師祖林林說，“希望這樣的好事還能更多一些，我們肯定會積極參與。”
據(jù)統(tǒng)計，參與華北調(diào)峰市場的電動汽車充換電站、公交充電站等負荷側(cè)資源迄今已累計提供調(diào)峰電量587萬千瓦時，相關(guān)市場主體獲得收益79萬元。
國網(wǎng)華北分部將按照公司統(tǒng)一部署，繼續(xù)擴大負荷側(cè)資源參與市場的規(guī)模，豐富市場種類，完善市場機制，加快充電設(shè)施建設(shè)，持續(xù)推進源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動，創(chuàng)新探索電網(wǎng)新業(yè)務(wù)、新業(yè)態(tài)，助力公司建設(shè)具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。
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