核心提示 調度是保障電網安全運行和實現(xiàn)電力資源優(yōu)化配置的關鍵環(huán)節(jié)。國家電網公司一直創(chuàng)新探索，不斷優(yōu)化調度手段和模式。由國網華北分部探索構建的源網荷儲多元協(xié)調調度控制系統(tǒng)，在國內率先將電動汽車、儲能等資源納入電網優(yōu)化調度和實時閉環(huán)控制，并作為獨立主體參與調峰輔助服務市場，實現(xiàn)調度模式向“源網荷儲協(xié)同互動”轉型，推動電網資源高效優(yōu)化配置，促進新能源消納，助力構建清潔低碳、安全高效的能源體系。
3月18日后半夜，華北電網風電出力高達4013萬千瓦，創(chuàng)歷史新高，而當時全網負荷仍處于低位運行，僅為1.51億千瓦，電網消納新能源壓力巨大。此時，華北電力調峰輔助服務市場實時發(fā)布市場出清結果。
在華北電力調控分中心調度大廳內，源網荷儲多元協(xié)調調度控制系統(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)至國網電動汽車服務有限公司、國網冀北綜合能源服務有限公司、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備等均增加充用電功率或將功率調至最大，助力削峰填谷，有效促進新能源消納。
電動汽車、儲能等負荷側調節(jié)資源參與調峰潛力巨大
近年來，我國能源生產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。國家電網公司一直多措并舉，推進清潔能源大范圍優(yōu)化配置，助力構建清潔低碳、安全高效的能源體系。在公司經營區(qū)域內，華北電網屬于經濟發(fā)達、用電需求大的“三華”地區(qū)，經濟發(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)，風光資源聚集，風電、光伏發(fā)電保持高速增長。
“當前華北電網新能源發(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，華北電網未來迎峰度冬期間電網調峰和新能源消納形勢將更加嚴峻。”華北電力調控分中心主任江長明介紹說。
面對新能源消納壓力，華北電力調控分中心開展理念、管理、科技創(chuàng)新，在華北電力調峰輔助服務市場成功運營的基礎上，引入電動汽車、儲能等資源參與調峰市場，激發(fā)負荷側市場主體的活力，提升電網資源配置效率，實現(xiàn)清潔能源大范圍優(yōu)化配置。
華北電力調控分中心研究總結出包括電動汽車、儲能等在內的負荷側調節(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、用電規(guī)律可預測、用電方式智能化，認為負荷側資源參與電網優(yōu)化控制的空間非常大。京津唐電網負荷側調節(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)揮這些負荷側資源的彈性用電性能，京津唐電網預計可增加調峰電力最大約400萬千瓦。
但就個體可控、可調節(jié)負荷側資源而言，其容量大多為幾百到幾萬千瓦，且點多面廣、運營主體復雜。如何感知、聚集、引導并精確調度這些負荷側調節(jié)資源，是需要通過技術路徑與商業(yè)模式創(chuàng)新來破解的一大難題。
從“源隨荷動”到“源網荷儲協(xié)同互動”
電網傳統(tǒng)的調度端與負荷端之間要建立聯(lián)系，面臨著網絡鏈條長、跨越平臺數(shù)量多、信息交互壁壘大、互聯(lián)網安全風險大等諸多問題。要解決調度對負荷集群的連續(xù)控制這個國內乃至國際難題，需要發(fā)揮互聯(lián)網思維、應用互聯(lián)網技術，不斷推動電網朝數(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。國網電動汽車公司、冀北綜合能源服務公司、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”。
經過半年多的探索和實踐，國網華北分部在國內率先建成源網荷儲多元協(xié)調調度控制平臺，制定負荷側資源接入、信息上傳等規(guī)范，實現(xiàn)了電網側與“聚合體”之間的安全高效互聯(lián)互通，實現(xiàn)了對負荷側調節(jié)資源的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、分析及展示。聚合商平臺接收調度機構發(fā)出的控制指令，并分解到所聚合的可調節(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、服務費打折等營銷手段引導其聚合的部分資源，根據(jù)電網需求逐步改變用戶原有充用電時間和習慣，在電網調峰困難時增加充用電功率，擴展新能源消納空間。”華北電力調控分中心黨總支部書記張哲說。
經過周密的設計、開發(fā)、測試和聯(lián)調部署，國網華北分部實現(xiàn)了智能電網調度技術支持系統(tǒng)D5000與國網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)調節(jié)用戶負荷，實現(xiàn)“源網荷儲”協(xié)調互動。
對于資源聚合商來說，與電網企業(yè)聯(lián)合攻關，實現(xiàn)的是雙贏效果。“電動汽車可控充電負荷參與華北調峰市場，吸引市場主體積極主動響應電網調峰需求，拓展了充電業(yè)務發(fā)展的新模式。”國網電動汽車公司副總經理王文說，“要接收并執(zhí)行調度機構下發(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創(chuàng)新和可控充電設施建設。”
據(jù)統(tǒng)計，華北電網源網荷儲多元協(xié)調調度控制平臺目前已接入京津唐電網范圍內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，為京津唐電網提供負荷側調節(jié)資源總量26萬千瓦、最大調峰電力約4萬千瓦。
合理商業(yè)模式激發(fā)負荷側資源參與電網調峰積極性
成功將電動汽車、儲能等資源納入電網優(yōu)化調度之后，如何構建負荷側資源商業(yè)運營模式，保持負荷側資源參與電網調峰的積極性，是激發(fā)負荷側資源活力、提高電力資源配置效率的關鍵因素。
國網華北分部在國內率先將負荷側資源作為第三方獨立主體納入華北電力調峰輔助服務市場。按照中發(fā)9號文及其配套文件精神，國網華北分部編制了市場方案及規(guī)則、并網調度協(xié)議和交易結算合同，報送華北能源監(jiān)管局完成意見征求，并組織業(yè)內專家、學者及多家發(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)管局批復并開展市場正式結算。
自2019年12月12日正式結算以來，各類負荷側資源通過積極參與調峰市場，促進新能源消納1512萬千瓦時，相關市場主體獲得收益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，電采暖、儲能等資源調整充用電時間，在電網調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。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。”冀北綜合能源服務公司總經理張東暉說，“參加華北調峰市場后，東源熱力優(yōu)化了蓄熱功率和時間，在不影響供熱質量和用戶感受的基礎上，在電網調峰困難時段最大限度提高蓄熱功率參與調峰，獲得市場收益。”
“參與華北調峰市場后，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調峰壓力，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，參與華北調峰市場的電動汽車充換電站、公交充電站等負荷側資源迄今已累計提供調峰電量587萬千瓦時，相關市場主體獲得收益79萬元。
國網華北分部將按照公司統(tǒng)一部署，繼續(xù)擴大負荷側資源參與市場的規(guī)模，豐富市場種類，完善市場機制，加快充電設施建設，持續(xù)推進源網荷儲協(xié)同互動，創(chuàng)新探索電網新業(yè)務、新業(yè)態(tài)，助力公司建設具有中國特色國際領先的能源互聯(lián)網企業(yè)。
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