從“源隨荷動”到“源網(wǎng)荷儲”，為保證電力供需平衡，促進新能源消納，電網(wǎng)面臨著嶄新的挑戰(zhàn)。近日，國家電網(wǎng)印發(fā)《國家電網(wǎng)有限公司電力需求響應工作兩年行動計劃（2020~2021年）》，不斷發(fā)掘、發(fā)揮需求側資源作用，擴大需求響應規(guī)模，催生多元化、規(guī)?；⑹袌龌l(fā)展應用，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
用戶瞬間響應電網(wǎng)需求，高靈活性電網(wǎng)走到臺前
高溫總是與夏季相伴，每到此時，用電負荷節(jié)節(jié)攀升，給電網(wǎng)造成巨大壓力。
然而，8月21日13時，正值上海市午間高溫時分，位于上海市浦東新區(qū)的魯能國際中心商務樓卻在主動降低用電負荷。在智慧能源管理系統(tǒng)的自動調節(jié)下，商務樓關閉了停車場部分照明燈，調整了中央空調的一些參數(shù)，這種狀態(tài)持續(xù)了一個小時。商務樓內的工作人員并沒有什么感覺，但這項智能化的操作降低了290千瓦的用電負荷。
8月中旬以來，上海中心氣象臺連續(xù)發(fā)布多次高溫黃色、橙色預警信號，上海市多區(qū)最高氣溫達到38攝氏度。持續(xù)高溫影響下，8月14日，上海電網(wǎng)用電負荷首次突破3300萬千瓦大關，達到3311萬千瓦，給電網(wǎng)帶來新挑戰(zhàn)。
為保障電網(wǎng)運行安全，8月21日13時至14時，國網(wǎng)上海市電力公司開展了削峰電力需求響應，響應負荷共計21.87萬千瓦，響應率104%。這是今夏上海實施的第一次削峰電力需求響應。當天，共有5個負荷集成商、304個用戶參與此次需求響應。
近年來，負荷側參與電網(wǎng)調峰、調頻的作用逐漸突顯。電網(wǎng)運行模式從傳統(tǒng)的“源隨荷動”向“源網(wǎng)荷儲”友好互動模式轉變，電力需求響應是促進源網(wǎng)荷儲友好互動的重要手段。
電力需求響應是指通過分時電價等市場價格信號或資金補貼等激勵機制，引導鼓勵電力用戶改變原有電力消費模式的用能行為，以促進電力供需平衡，保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行。國家電網(wǎng)積極開展適應于能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展形態(tài)的電力需求響應工作，印發(fā)《國家電網(wǎng)有限公司電力需求響應工作兩年行動計劃（2020~2021年）》，充分發(fā)揮電力需求響應在促進發(fā)、輸、配、用全過程高效運行和精準投資中的重要作用，助力系統(tǒng)安全運行、經(jīng)濟運行，實現(xiàn)系統(tǒng)效益最大化。
電力需求響應讓電源、電網(wǎng)、負荷側、儲能的關系更加和諧，也讓參與方受益頗多。魯能國際中心商務樓信息主管陸曉丹介紹：“我們利用樓宇原有的空調資源，通過中央空調交互終端實現(xiàn)空調負荷的柔性調控。這次降低的負荷，不僅沒有影響大樓的舒適度，而且我們還拿到了補貼，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，我國電動汽車數(shù)量增長迅猛，充電需求旺盛。國家電網(wǎng)積極推廣有序充電樁，通過市場機制引導用電負荷移峰填谷?！皣译娋W(wǎng)通過峰谷價格機制鼓勵大家低谷多充電、高峰少充電。電動汽車與電網(wǎng)形成良性互動，對于優(yōu)化電網(wǎng)運行曲線、提升電網(wǎng)運行經(jīng)濟性也將有所助益。”北京電力交易中心相關業(yè)務負責人說。
耗電大戶成“發(fā)電廠”，迸發(fā)無窮力量
如今，多能互補、智慧能源協(xié)調互動受到各界關注。
記者了解到，參加8月21日上海電力需求響應的客戶是由智慧能源服務平臺匯集、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、冰蓄冷空調機組、電力儲能設施、公共充電站等多類型用戶。
在參加響應的主體中，一些商務樓宇被稱為“虛擬電廠”?！疤摂M電廠并不是真正的電廠，而是進行了智慧用能控制改造的負荷側用戶，它可以是商務樓宇，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)測用電需求，柔性調節(jié)用電負荷，實現(xiàn)對分布式資源的有效聚合和協(xié)調調控，達成與常規(guī)發(fā)電廠相近的效果?！眹W(wǎng)上海客服中心需求側管理中心專家趙建立解釋道。
以商務樓宇為例，當電網(wǎng)發(fā)出降負荷指令時，智能終端可以柔性調節(jié)空調、電梯、儲能、三聯(lián)供機組的運行方式，既不影響用戶的用能體驗，又降低了用電負荷，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，國家電網(wǎng)推廣省級智慧能源服務平臺建設，聚集可調節(jié)負荷資源，挖掘需求響應價值?！笆〖壷腔勰茉捶掌脚_發(fā)展成熟后，將聚集大量可調節(jié)負荷資源，并匯集各種能源數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將為開展精準調節(jié)負荷提供重要支撐，讓源網(wǎng)荷儲互動更高效、更智能?！壁w建立告訴記者。
智慧能源是未來的發(fā)展趨勢，對冷熱電氣進行優(yōu)化互補運行控制，有利于提升電網(wǎng)負荷側調控能力，構建更經(jīng)濟、更綠色、更安全的能源互聯(lián)網(wǎng)。
8月20日上午9時，江蘇揚州供電公司電力調度控制中心工作人員吳佳佳通過綜合能源協(xié)調控制系統(tǒng)，對揚州和昌運河東郡小區(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個小時共“挪用”電量400千瓦時，實現(xiàn)對外部電網(wǎng)的緊急功率支撐。短時間的正負2攝氏度溫差調控，居民幾乎無感知，但創(chuàng)造了用戶與電網(wǎng)友好互動的新模式。
隨著電網(wǎng)與負荷側用戶的互動更廣泛、更精準，電網(wǎng)應對負荷尖峰的能力將顯著提高，供電可靠性大幅提升，用戶體驗越來越好。
新能源聯(lián)手儲能 共謀發(fā)展
近年來，光伏扶貧成為我國貧困地區(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，用電量偏低。據(jù)統(tǒng)計，2019年營里鄉(xiāng)最大用電負荷為800千瓦，而當?shù)毓夥b機容量已達1500千瓦，電量倒送和光伏消納問題突出，對電網(wǎng)設備的安全也造成了一定影響。
如何促進光伏就地消納的同時，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，這個難題也迎刃而解。
針對營里鄉(xiāng)分布式電源集中但變電站布點不足的現(xiàn)狀，河北石家莊供電公司創(chuàng)新應用“開關站+儲能+邊緣控制服務中心”的技術手段，將當?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，實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲的友好互動。
“剩余電量11%、剩余電量15%……”在光伏出力最大的中午時分，虛擬變電站內的儲能裝置將多余的光伏電量儲存起來，在光伏出力變小時再釋放電量，起到削峰填谷的作用。
打開虛擬變電站能量管理系統(tǒng)，儲能電池、光伏電站的運行狀況一目了然。石家莊供電公司發(fā)展策劃部專責馬樂介紹說：“虛擬變電站應用的設備都安裝了智能終端，能量管理系統(tǒng)可以對各項能量數(shù)據(jù)進行智能分析，自動感知光伏運行狀態(tài)，進一步優(yōu)化儲能運行策略，促進源網(wǎng)荷儲協(xié)調優(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10千伏營里線一分為四，營里鄉(xiāng)供電半徑也由29千米縮短至18千米。
“當發(fā)生線路故障時，能量管理系統(tǒng)可以智能排除非故障線路，并利用儲能電池儲存的電量供電2個小時以上?！瘪R樂進一步解釋說，營里鄉(xiāng)山路崎嶇，以前人工排查故障耗時久，故障搶修時間長，有了虛擬變電站，可以在短時間內隔離故障線路，構建出微電網(wǎng)，保障人們生產(chǎn)生活的基本用電。
在營里鄉(xiāng)，源網(wǎng)荷儲實現(xiàn)了完美協(xié)調互動，為促進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里鄉(xiāng)獨有的，隨著光伏扶貧的快速推進，很多深山區(qū)的光伏扶貧電站都會面臨這個問題，虛擬變電站是解決這一問題的有效途徑。這種方式經(jīng)濟實用，既能促進新能源消納，又能保障電網(wǎng)安全。”據(jù)測算，虛擬變電站投運后，營里鄉(xiāng)的光伏利用率可以提高20%。
共享儲能電站，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色海洋，一座座拔地而起的白色風機成了最美的點綴。
青海發(fā)展新能源優(yōu)勢得天獨厚。這里光照時間長、輻射強度大，全省可利用荒漠面積10萬平方千米，太陽能發(fā)電技術可開發(fā)量30億千瓦；位于青海西部的柴達木盆地風能資源優(yōu)越，風電技術開發(fā)量7500萬千瓦。截至6月底，青海以光伏和風電為主的新能源裝機達1608萬千瓦，占全省裝機的50%，是全國新能源裝機占比最高的省份。
新能源裝機規(guī)模如此之大，解決消納問題迫在眉睫。
促進新能源消納要“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、電動汽車等電能替代項目，提高就地消納能力。同時，從2018年開始，國網(wǎng)青海省電力公司依托電網(wǎng)行業(yè)優(yōu)勢，著力開展“共享儲能”相關應用研究，打造儲能輔助服務市場，尋求“共享儲能”在技術應用和服務模式兩方面的創(chuàng)新突破，深入挖掘源網(wǎng)荷儲調節(jié)能力。
中國工程院院士杜祥琬表示，儲能是未來電力系統(tǒng)必要的組成部分，是不可少的。儲能可以實現(xiàn)能量的時移應用，平抑風、光的間歇性，即用即發(fā)，通過削峰填谷實現(xiàn)收益，將電力供需之間的實時耦合改為跨時段耦合，豐富電力平衡的手段，實現(xiàn)低密度、波動性能源的高密度、可控性應用，達到類常規(guī)電源效果，成為高競爭力的能源。
國網(wǎng)青海電力相關負責人介紹：“我們以電網(wǎng)為依托，將電源、用戶和電網(wǎng)三方儲能資源進行全網(wǎng)優(yōu)化配置，使之既可為電源、用戶自身提供服務，也可以靈活調整運營模式，實現(xiàn)全網(wǎng)‘共享儲能’。”在這一新模式下，當新能源電量無法全額消納時，富余電量由共享儲能系統(tǒng)吸收存儲，待電網(wǎng)有接納空間時，系統(tǒng)再釋放所存儲的電量，從而有效促進新能源消納，進一步增強電網(wǎng)調峰能力。
共享儲能的發(fā)展需要依靠健康有序的市場機制。2018年8月，青海電力輔助服務市場建設正式啟動，當年9月，《青海電力調峰輔助服務市場運營規(guī)則》制訂完成，以市場化模式全力支持共享儲能有序發(fā)展。2019年6月18日，國家能源局西北監(jiān)管局發(fā)布《青海電力輔助服務市場運營規(guī)則（試行）》，并向國家能源局報備，規(guī)范共享儲能市場化交易行為。
2019年至今，青海累計1家儲能電站和355家新能源電站參與共享儲能調峰輔助服務交易，儲能電站累計充電2989萬千瓦時，累計放電2376萬千瓦時，為探索新能源消納邁出了堅實一步。
源網(wǎng)荷儲協(xié)調控制發(fā)展是未來的發(fā)展趨勢，電網(wǎng)調度將以整體最優(yōu)為目標，充分發(fā)揮各種資源優(yōu)勢，促進清潔能源消納，構建出智能高效的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。
