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電動汽車、儲能等負荷側調節資源參與調峰潛力巨大

作者:史沛然 來源:國家電網報 發布時間:2020-03-31 瀏覽:
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中國儲能網訊:在華北電力調控分中心調度室,電力調度員正在監測電網情況,確保調峰市場平穩開展和電網穩定運行。

 調度是保障電網安全運行和實現電力資源優化配置的關鍵環節。國家電網公司一直創新探索,不斷優化調度手段和模式。由國網華北分部探索構建的源網荷儲多元協調調度控制系統,在國內率先將電動汽車、儲能等資源納入電網優化調度和實時閉環控制,并作為獨立主體參與調峰輔助服務市場,實現調度模式向“源網荷儲協同互動”轉型,推動電網資源高效優化配置,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,源網荷儲多元協調調度控制系統實時優化分布式儲能、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電控制系統(AGC)發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,執行市場出清結果。平臺自動接收并將分解后的指令發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。在公司經營區域內,華北電網屬于經濟發達、用電需求大的“三華”地區,經濟發展韌性強,用電需求增速快,同時又屬于新能源高占比的“三北”地區,風光資源聚集,風電、光伏發電保持高速增長。

“當前華北電網新能源發電裝機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。為了實現非化石能源占比超過50%的目標,新能源裝機仍將持續快速發展,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,激發負荷側市場主體的活力,提升電網資源配置效率,實現清潔能源大范圍優化配置。

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、用電規律可預測、用電方式智能化,認為負荷側資源參與電網優化控制的空間非常大。京津唐電網負荷側調節資源非常豐富。據統計,目前北京、天津、冀北地區電動汽車約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資源,是需要通過技術路徑與商業模式創新來破解的一大難題。

從“源隨荷動”到“源網荷儲協同互動”

電網傳統的調度端與負荷端之間要建立聯系,面臨著網絡鏈條長、跨越平臺數量多、信息交互壁壘大、互聯網安全風險大等諸多問題。要解決調度對負荷集群的連續控制這個國內乃至國際難題,需要發揮互聯網思維、應用互聯網技術,不斷推動電網朝數字化、智慧化方向發展。

在破解這一難題時,負荷資源聚合商可以發揮積極作用。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調調度控制平臺,制定負荷側資源接入、信息上傳等規范,實現了電網側與“聚合體”之間的安全高效互聯互通,實現了對負荷側調節資源的數據采集、監視、分析及展示。聚合商平臺接收調度機構發出的控制指令,并分解到所聚合的可調節負荷資源終端,實現閉環控制。

“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、測試和聯調部署,國網華北分部實現了智能電網調度技術支持系統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)管控平臺的互聯感知和控制,并通過AGC指令連續調節用戶負荷,實現“源網荷儲”協調互動。

對于資源聚合商來說,與電網企業聯合攻關,實現的是雙贏效果。“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,拓展了充電業務發展的新模式。”國網電動汽車公司副總經理王文說,“要接收并執行調度機構下發的控制指令,電動汽車充電樁就要實現可控充電、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新和可控充電設施建設。”

據統計,華北電網源網荷儲多元協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資源總量26萬千瓦、最大調峰電力約4萬千瓦。

合理商業模式激發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化調度之后,如何構建負荷側資源商業運營模式,保持負荷側資源參與電網調峰的積極性,是激發負荷側資源活力、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則、并網調度協議和交易結算合同,報送華北能源監管局完成意見征求,并組織業內專家、學者及多家發電企業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。尤其是今年春節假期及抗擊新冠肺炎疫情以來,電網負荷水平持續較低,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。這段時間不發車,不會影響公交系統運行。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。”

據統計,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。

關鍵字:儲能調峰市場 電動汽車

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