中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：日前，國(guó)家科技部驗(yàn)收了由國(guó)家電網(wǎng)公司承擔(dān)的國(guó)家支撐計(jì)劃“含高比例間歇式能源的區(qū)域型智能電網(wǎng)集成綜合示范”項(xiàng)目。該項(xiàng)目于2013年獲批立項(xiàng)，包含“以電網(wǎng)低碳化為特征的智能電網(wǎng)綜合集成示范工程”“以多環(huán)節(jié)綜合互動(dòng)為特征的智能電網(wǎng)綜合示范工程”“區(qū)域智能電網(wǎng)綜合示范工程”“以大規(guī)?？稍偕茉蠢脼樘卣鞯闹悄茈娋W(wǎng)綜合示范工程”4個(gè)課題，其中3項(xiàng)分別由國(guó)網(wǎng)上海、江西和寧夏電力主導(dǎo)。
在我國(guó)大力發(fā)展風(fēng)電、光伏等間歇性可再生能源的背景下，該項(xiàng)目為解決我國(guó)電網(wǎng)對(duì)高比例間歇式能源接入的適應(yīng)性、安全穩(wěn)定的可控性、消納利用的經(jīng)濟(jì)性等難題提供了技術(shù)手段，有力支撐了能源結(jié)構(gòu)清潔化發(fā)展。讓我們一起深入了解下該工程展示的智能電網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用成效。
江西共青城的電動(dòng)公交正?？吭谲囌靖鼡Q電池
江西共青城
低碳化發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)
目前，江西共青先導(dǎo)區(qū)減排效益顯著，單位GDP二氧化碳排放強(qiáng)度降低32.94%，電能終端能源消費(fèi)比重提高到28.37%，清潔能源消納占比從5.86%提升到54.52%，形成基于全壽命周期理論的電網(wǎng)低碳運(yùn)行管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了從單項(xiàng)技術(shù)的低碳能力向區(qū)域整體低碳效益最大化的邁進(jìn)。
“根據(jù)系統(tǒng)顯示，可以看出我們現(xiàn)在使用的電是高碳電。”4月14日，國(guó)網(wǎng)江西電力科學(xué)研究院的工作人員在江西共青城鴻奕鞋業(yè)生產(chǎn)車間現(xiàn)場(chǎng)展示碳量測(cè)系統(tǒng)成果。
電從發(fā)電廠出來(lái)，要通過(guò)輸電、變電、配電等多個(gè)環(huán)節(jié)和很長(zhǎng)的線路，再到達(dá)用戶側(cè)使用，通過(guò)安裝在用戶端的一個(gè)設(shè)備，竟能夠?qū)崟r(shí)測(cè)出這從四面八方來(lái)的電的碳排放強(qiáng)度？這聽(tīng)起來(lái)讓人難以置信。但這正是國(guó)網(wǎng)江西省電力承接的國(guó)家科技支撐計(jì)劃子項(xiàng)目——“以電網(wǎng)低碳化為特征的智能電網(wǎng)綜合示范工程”最核心的研究成果。
電力行業(yè)是國(guó)家實(shí)施節(jié)能減排的重點(diǎn)領(lǐng)域，要有效落實(shí)減排承諾，必須通過(guò)合理手段實(shí)行節(jié)能減排，加快發(fā)展智能電網(wǎng)技術(shù)勢(shì)在必行。以前，由于缺乏全環(huán)節(jié)的碳量測(cè)手段、全過(guò)程的碳控制技術(shù)、全方位的碳評(píng)估方法，致使智能電網(wǎng)建設(shè)對(duì)城市低碳發(fā)展的貢獻(xiàn)難以體現(xiàn)。2013年，國(guó)網(wǎng)江西電力與江西電科院以江西共青城為綜合示范區(qū)，啟動(dòng)了首個(gè)以電網(wǎng)低碳化為特征的智能電網(wǎng)綜合示范工程建設(shè)。
項(xiàng)目的綜合示范區(qū)為江西省重點(diǎn)發(fā)展的生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)——共青先導(dǎo)區(qū)，項(xiàng)目主要從低碳規(guī)劃、低碳調(diào)度、低碳運(yùn)行、低碳用電、低碳評(píng)估和低碳管理六個(gè)方面開(kāi)展具體工作。其中低碳評(píng)估是核心，其結(jié)果可以作為有效實(shí)施低碳規(guī)劃及調(diào)控運(yùn)行和用電的依據(jù)?！耙缘吞紴槟繕?biāo)的智能電網(wǎng)存在三大核心技術(shù)難題：實(shí)現(xiàn)碳排放流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析難度大；實(shí)現(xiàn)低碳優(yōu)化運(yùn)行控制難度大；準(zhǔn)確、量化評(píng)估工程低碳效益難度大?！敖麟娍圃合嚓P(guān)負(fù)責(zé)人介紹道。
為破解這些難題，由國(guó)網(wǎng)江西省電力公司牽頭，中國(guó)電力科學(xué)研究院、清華大學(xué)、武漢大學(xué)、湖南大學(xué)共同參與，成立了專家團(tuán)隊(duì)，共同攻克難題。
在工程實(shí)施中，項(xiàng)目人員提出了碳排放流的分析方法。原有的碳排放分析只能評(píng)價(jià)每發(fā)一度電的碳排放，無(wú)法體現(xiàn)每輸一度電和每用一度電的碳排放，以及哪個(gè)用戶用一度電產(chǎn)生的碳排放是多少，產(chǎn)生在哪個(gè)電廠。因此無(wú)法得到用戶用電中清潔能源的比例，配網(wǎng)和用戶也不知道自身用電什么時(shí)候比較低碳，在哪里用電比較低碳，怎么用電可以更低碳。這樣，就難以從電網(wǎng)和用戶的角度去辨識(shí)使電力系統(tǒng)更加低碳的設(shè)計(jì)與控制方法。若對(duì)主網(wǎng)實(shí)時(shí)的電能比例構(gòu)成知曉，對(duì)微網(wǎng)中電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能裝置進(jìn)行合理的控制，可有效增加微網(wǎng)清潔能源的消費(fèi)比例，降低用電的碳成本。
該項(xiàng)目著眼整個(gè)共青先導(dǎo)區(qū)，根據(jù)碳排放流的評(píng)估，通過(guò)調(diào)整調(diào)度運(yùn)行方式，優(yōu)化水/火電出力潮流分布，增加蒲塘變和楊星線等變電站及線路，提升新能源的接入與消納能力，促使柘林水電消納占比顯著提升，吉山風(fēng)電、隆世光伏、凱迪生物質(zhì)等并網(wǎng)新能源實(shí)現(xiàn)100%就地消納。
寧夏電網(wǎng)多環(huán)節(jié)互動(dòng)促新能源消納
據(jù)測(cè)算，以多環(huán)節(jié)綜合互動(dòng)為特征的智能電網(wǎng)綜合示范工程從2015年3月24日運(yùn)行至2017年年底，將累計(jì)節(jié)約發(fā)電成本4362萬(wàn)元，節(jié)約啟停成本1.5億元，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益7.31億元，累計(jì)創(chuàng)造的直接經(jīng)濟(jì)效益將達(dá)到9.29億元。
4月12日，寧夏電力調(diào)度控制中心當(dāng)值調(diào)度員黃偉兵通過(guò)新能源功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)及系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)信息，預(yù)估出當(dāng)天12時(shí)～14時(shí)之間火電達(dá)到出力下限時(shí)，仍有236.3兆瓦時(shí)的新能源無(wú)法消納。此時(shí)，發(fā)輸調(diào)度互動(dòng)系統(tǒng)立即啟動(dòng)多環(huán)節(jié)互動(dòng)計(jì)劃編制，并自動(dòng)向3家直供大用戶下發(fā)互動(dòng)需求信息。
3家直供大用戶根據(jù)收到的互動(dòng)需求信息及自身用電實(shí)際，向發(fā)輸調(diào)度互動(dòng)系統(tǒng)反饋可接受的3種用電模式及對(duì)應(yīng)的用電調(diào)整成本。發(fā)輸調(diào)度互動(dòng)系統(tǒng)收集到大用戶互動(dòng)意愿信息后，開(kāi)始編制日前互動(dòng)預(yù)調(diào)度計(jì)劃并開(kāi)展安全校核，同時(shí)配電網(wǎng)層面互動(dòng)啟動(dòng)，并向互動(dòng)用戶調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)互動(dòng)需求信息。隨后，互動(dòng)用戶調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)上次互動(dòng)信息，向發(fā)輸調(diào)度互動(dòng)系統(tǒng)申報(bào)了兩種互動(dòng)意愿，同時(shí)向5家配電網(wǎng)用戶下發(fā)了申報(bào)指導(dǎo)信息。
最終，經(jīng)過(guò)發(fā)輸調(diào)度互動(dòng)系統(tǒng)及互動(dòng)用戶調(diào)度系統(tǒng)的反饋與協(xié)調(diào)，兩家直供大用戶及各配電網(wǎng)用戶，按照日前互動(dòng)調(diào)度計(jì)劃進(jìn)行了互動(dòng)?；?dòng)能力及效果評(píng)估系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際互動(dòng)效果，計(jì)算得出發(fā)輸環(huán)節(jié)棄風(fēng)光率、單位電量發(fā)電成本、線路負(fù)載率和峰谷差，配用環(huán)節(jié)舒適度、信用度、負(fù)荷率和效益系數(shù)等指標(biāo)。經(jīng)測(cè)算，當(dāng)天產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益31.7萬(wàn)元。
近年來(lái)，寧夏風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，新能源裝機(jī)容量一直處于超常規(guī)增長(zhǎng)狀態(tài)。截至今年3月底，寧夏新能源裝機(jī)達(dá)到1447萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)24.58%，占全網(wǎng)總裝機(jī)容量的41.23%。其中，風(fēng)電裝機(jī)942萬(wàn)，同比增長(zhǎng)14.53%，占全網(wǎng)總裝機(jī)26.83%。按照自治區(qū)能源電力發(fā)展規(guī)劃，到2020年自治區(qū)新能源裝機(jī)將達(dá)到2100萬(wàn)千瓦，其中風(fēng)電達(dá)到1100萬(wàn)千瓦，光伏達(dá)到1000萬(wàn)千瓦。
“寧夏電網(wǎng)新能源裝機(jī)呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高比例并網(wǎng)，電網(wǎng)將面臨安全運(yùn)行和調(diào)峰消納兩大難題?！眹?guó)網(wǎng)寧夏電力調(diào)度控制中心總工程師項(xiàng)麗表示。
近幾年，國(guó)網(wǎng)寧夏電力通過(guò)完善750千伏堅(jiān)強(qiáng)主環(huán)網(wǎng)，開(kāi)發(fā)新能源功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)、新能源功率控制系統(tǒng)等方式，在電網(wǎng)運(yùn)行中逐步緩解新能源并網(wǎng)及消納帶來(lái)的壓力，而調(diào)峰消納方面，目前在技術(shù)領(lǐng)域還面臨巨大挑戰(zhàn)。
2015年，基于成熟理論研究，國(guó)網(wǎng)寧夏電力牽頭開(kāi)展了關(guān)鍵系統(tǒng)研發(fā)，設(shè)計(jì)出由發(fā)輸調(diào)度互動(dòng)系統(tǒng)、互動(dòng)用戶調(diào)度系統(tǒng)、互動(dòng)能力及效果評(píng)估系統(tǒng)、互動(dòng)數(shù)據(jù)接口系統(tǒng)組成的互動(dòng)運(yùn)行管理平臺(tái)。該平臺(tái)與輸電網(wǎng)調(diào)度、配電網(wǎng)調(diào)度、電力負(fù)荷調(diào)度平臺(tái)互聯(lián)互通，全面實(shí)現(xiàn)了發(fā)輸配用一體化的綜合調(diào)度，并加快了示范工程的建設(shè)。
作為解決調(diào)峰問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)新能源最大限度消納的全新思路，國(guó)網(wǎng)寧夏電力依靠寧夏作為全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的重要支點(diǎn)，大力推進(jìn)多條特高壓電力外送通道建設(shè)及運(yùn)行。同時(shí)，該公司也是智能電網(wǎng)綜合集成示范基地，具有新能源裝機(jī)比例高、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)緊湊規(guī)模適中等特點(diǎn)，具備發(fā)輸配用儲(chǔ)微全面互動(dòng)的優(yōu)勢(shì)。為此，該公司展開(kāi)以激發(fā)各種用戶潛力為手段的多環(huán)節(jié)互動(dòng)措施的課題研究。
通過(guò)實(shí)踐，以多環(huán)節(jié)綜合互動(dòng)為特征的智能電網(wǎng)綜合示范工程不僅建立了互動(dòng)電網(wǎng)運(yùn)行的新模式，而且首次在國(guó)內(nèi)以最小的成本實(shí)現(xiàn)常規(guī)電源、集中式新能源與分布式發(fā)電的互動(dòng)，配電網(wǎng)運(yùn)行與分布式電源和負(fù)荷的互動(dòng)，以及配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)的互動(dòng)。
上海崇明島當(dāng)“綠島”遇上智能電網(wǎng)
2016年，上海崇明島供電量16.05億千瓦時(shí)，綠色能源上網(wǎng)電量4.74億千瓦時(shí)，占全島供電量的29.53%。年節(jié)約標(biāo)煤21萬(wàn)噸，減排二氧化碳66.8萬(wàn)噸。
4月12日，崇明島上，風(fēng)力發(fā)電機(jī)徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)，光伏面板閃爍著藍(lán)光，經(jīng)由“全島—配網(wǎng)—需求側(cè)”的能量?jī)?yōu)化協(xié)調(diào)控制，綠色能源在“輸、配、用”三個(gè)層面貫通，使全島如同一顆熠熠生輝的綠寶石，鑲嵌在我國(guó)電網(wǎng)版圖上。
崇明島是我國(guó)第三大島，因與上海主體市域被長(zhǎng)江隔阻，全島長(zhǎng)期以來(lái)以第一產(chǎn)業(yè)為主，較好地保持了原生態(tài)風(fēng)貌。
從上世紀(jì)九十年代開(kāi)始，上海逐步探索崇明島生態(tài)發(fā)展路徑。為了與“綠島”的定位匹配，上海市政府在《崇明生態(tài)島建設(shè)綱要（2010～2020）》中明確提出構(gòu)建綠色能源體系的建設(shè)目標(biāo)，增加外來(lái)電等清潔能源和加強(qiáng)可再生能源利用。
2011年，“崇明島建設(shè)智能電網(wǎng)綜合集成示范”項(xiàng)目研討會(huì)在滬召開(kāi)。能與智能電網(wǎng)結(jié)緣，得益于崇明島獨(dú)特的地理位置和自然秉賦?！俺缑鲘u地理位置相對(duì)封閉、大小適中、電網(wǎng)相對(duì)獨(dú)立，島內(nèi)風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、潮汐能、地?zé)崮艿瓤稍偕Y源豐富，是高比例可再生能源智能電網(wǎng)綜合集成示范的理想場(chǎng)所?！痹诔缑鹘ㄔO(shè)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略構(gòu)想獲得了與會(huì)專家的肯定。
2013年，經(jīng)國(guó)家科技部批復(fù)，“以大規(guī)模可再生能源利用為特征的智能電網(wǎng)綜合示范工程”成為“含高比例間歇式能源的區(qū)域型智能電網(wǎng)集成綜合示范”這一國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目的4個(gè)課題之一，被批準(zhǔn)立項(xiàng)?！俺缑鲘u建設(shè)智能電網(wǎng)綜合集成示范”項(xiàng)目迎來(lái)它的“升級(jí)版”。
“以大規(guī)?？稍偕茉蠢脼樘卣鞯闹悄茈娋W(wǎng)綜合示范工程”以支撐“智能國(guó)際生態(tài)島”建設(shè)為目標(biāo)，圍繞綠色能源的綜合利用為主線展開(kāi)，共設(shè)置8個(gè)任務(wù)。
在輸電層面，接入4座風(fēng)電場(chǎng)總計(jì)203.5兆瓦風(fēng)電，并與400兆瓦燃?xì)鈾C(jī)組開(kāi)展風(fēng)燃協(xié)調(diào)等效電廠示范，解決大規(guī)模風(fēng)電不確定性和波動(dòng)性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)全島能量平衡與優(yōu)化運(yùn)行。在配電層面，接入9兆瓦生物質(zhì)能發(fā)電、1兆瓦光伏發(fā)電、19.5兆瓦風(fēng)力發(fā)電配置2兆瓦時(shí)鋰離子電池儲(chǔ)能，開(kāi)展靈活調(diào)配分布發(fā)電和用戶的智能配電網(wǎng)示范及風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能接入示范，從網(wǎng)源規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化控制三個(gè)方面平抑分布式能源快速波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)友好接入與優(yōu)化消納。在用電層面，開(kāi)展環(huán)島電動(dòng)汽車供能體系、1兆瓦時(shí)鈉硫儲(chǔ)能電站以及用戶互動(dòng)示范，實(shí)現(xiàn)分布式能源就地消納。
整體項(xiàng)目尤其注重信息化功效，在信息層面建設(shè)了崇明智能電網(wǎng)統(tǒng)一信息平臺(tái)及全島綜合能量管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了“全島—配網(wǎng)—需求側(cè)”的能量?jī)?yōu)化協(xié)調(diào)控制。通過(guò)輸、配、用三個(gè)層面的縱向互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全島可再生能源的友好接入、分層分區(qū)消納和高效環(huán)保利用。
“以大規(guī)?？稍偕茉蠢脼樘卣鞯闹悄茈娋W(wǎng)綜合示范工程”在關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備、支撐體系和綜合示范四個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，提供了大型海島綠色能源建設(shè)的實(shí)踐案例，解決海島大規(guī)模可再生能源的平穩(wěn)外送問(wèn)題，對(duì)我國(guó)其它地區(qū)的可再生能源接入工程有重要參考價(jià)值。未來(lái)，隨著崇明島綠色能源比例的進(jìn)一步增大，國(guó)網(wǎng)上海電力將進(jìn)一步深化研究成果應(yīng)用，打造區(qū)域綠色能源互聯(lián)網(wǎng)，支撐崇明世界級(jí)生態(tài)島建設(shè)。
