“系統(tǒng)旨在構(gòu)建一種富有彈性的城市電網(wǎng)，把每個用戶看作一個電力海綿體，把城市的用電側(cè)部分看作是整體的電力海綿……”在前不久召開的“創(chuàng)想中國”國家電網(wǎng)站發(fā)布會暨國家電網(wǎng)有限公司科技成果轉(zhuǎn)化推介會上，來自國網(wǎng)上海市電力公司的發(fā)布者，為來自國內(nèi)外能源電力科學(xué)一流高校、能源行業(yè)上下游企業(yè)、投資機構(gòu)等單位的代表們介紹“海綿城市電網(wǎng)”這個新鮮的概念。
今夏，上海電網(wǎng)用電負荷最大峰谷差48%，較去年同期增大4%。電力負荷峰谷差逐年增大，單純依靠供電側(cè)調(diào)節(jié)負荷愈加艱難。國網(wǎng)上海電力另辟蹊徑，在用電負荷管理系統(tǒng)的幫助下開展了需求響應(yīng)試點工作：6月18日實施105.9萬千瓦的正向調(diào)控，實現(xiàn)填谷；8月17日實施34.45萬千瓦的負向調(diào)控，實現(xiàn)削峰。國網(wǎng)上海電力完成的試點雙向調(diào)控，為全力打造“海綿城市電網(wǎng)”積累了寶貴經(jīng)驗。
負荷峰谷差大 “尖峰”時刻不長
上世紀90年代，上海電網(wǎng)一度出現(xiàn)120萬千瓦的用電缺口。為了確保大電網(wǎng)安全，調(diào)度只能采用拉閘斷電的“終極”手段。那么，如何才能實現(xiàn)負荷管理的“軟著陸”呢？1996年，國網(wǎng)上海電力終于找到了一套可行的方法——依托用電負荷管理系統(tǒng)，監(jiān)測和控制城市的電力負荷。
經(jīng)過22年的建設(shè)，上海市用電負荷管理系統(tǒng)已擁有1個主站、14個通信基站、近28500臺負荷管理終端，基本覆蓋了上海電網(wǎng)10千伏及以上電力客戶。目前，系統(tǒng)最高負荷監(jiān)測能力和可控能力分別可以達到1450萬千瓦和370萬千瓦。據(jù)介紹，1996年至今，該系統(tǒng)共限電301次，累計限電負荷達2612萬千瓦。目前，系統(tǒng)功能已全部達到公司用電信息采集系統(tǒng)功能要求，具備負荷實時采集及遠程控制功能。
上海電網(wǎng)面臨峰谷差逐年增大的問題。過大的峰谷差，造成本地機組頻繁晝開夜停，嚴重影響機組的安全性，限制了低谷輕負荷時段對區(qū)外清潔能源的消納，影響了電網(wǎng)運行方式的安排。此外，負荷“尖峰”累計時間不長也是一個問題。2013年至2017年，單一自然年中，占上海電網(wǎng)最大負荷95%以上的負荷持續(xù)時間一般在20小時左右。今年以來，3000萬千瓦及以上的用電負荷僅維持5小時。多達18%的本地電網(wǎng)供電能力在99.94%的時間處于閑置狀態(tài)。
為滿足短暫的“尖峰”需求而投入電網(wǎng)建設(shè)成本并不經(jīng)濟。既然“供”不能隨意增加，那就要在“需”上做文章。2014年，一種全新的“認購模式”在上海負荷管理系統(tǒng)中應(yīng)運而生。“認購模式”允許部分大客戶自由交易削減的負荷指標，實施主動需求響應(yīng)。
根據(jù)上海市經(jīng)信委需求響應(yīng)試點工作方案，國網(wǎng)上海電力選取了超過30家工業(yè)客戶、50家商業(yè)或樓宇客戶作為試點單位，并對以上客戶進行了歷史數(shù)據(jù)分析和負荷變化跟蹤，為需求響應(yīng)試點工作提供數(shù)據(jù)支撐。強大的上海市用電負荷管理系統(tǒng)，為需求響應(yīng)試點工作提供了技術(shù)保障。
客戶“主動舉手” 響應(yīng)負荷填谷
以往，上海市開展的電力需求側(cè)響應(yīng)工作都是以電力公司為主導(dǎo)，客戶“被點名”，而現(xiàn)在的需求響應(yīng)多是客戶“主動舉手”，自覺參與。
今年6月18日零點鐘聲剛過，一場電網(wǎng)填谷行動在申城悄然開始。在位于浦東東方路的上海兒童醫(yī)學(xué)中心里，上海首個采用冰蓄冷超低溫技術(shù)的中央空調(diào)系統(tǒng)啟動制冰，3臺螺桿制冰機全部投入運行；同一時刻，在位于國江路的公交充電站內(nèi)，70臺大功率直流充電樁啟動約時充電……
這是國網(wǎng)上海電力首次實施大規(guī)模填谷式電力負荷需求響應(yīng)。整個行動從18日零時持續(xù)至6時15分，期間共有88戶自主申報客戶、5家負荷集成商參與，涵蓋工業(yè)生產(chǎn)移峰、自備電廠、冷熱電三聯(lián)供、冰蓄冷空調(diào)機組、電力儲能設(shè)施、公共充電站、小區(qū)直供充電樁等全類型可控負荷。此次負荷需求響應(yīng)最大提升負荷105.93萬千瓦，響應(yīng)時段平均填谷負荷87.28萬千瓦，填谷負荷量占夜間電網(wǎng)低谷負荷總量的8.42%。
大規(guī)模填谷式電力負荷需求響應(yīng)的成功實施，不僅直接而有效地平衡了電力負荷，緩解低谷時段電網(wǎng)運行調(diào)節(jié)壓力，也為今后加強需求響應(yīng)精細化管理，完善可再生能源消納機制，促進節(jié)能減排做出了有益的探索和嘗試。
具備雙向調(diào)控能力 打造“海綿城市電網(wǎng)”
“我們在構(gòu)思一個‘負荷海綿城市’的理念，這將為我們的負荷管理開辟一條新的道路。”上海市用電負荷管理中心趙建立說。
海綿是有彈性的，可以在干的時候吸收水分，也可以在有水分的時候擠出水。如果將每個電力客戶都看作是一塊小負荷海綿，那整個城市的用電側(cè)就是一塊大負荷海綿，在用電負荷管理系統(tǒng)的統(tǒng)籌下，負荷海綿就可以有效參與電網(wǎng)運行，實現(xiàn)“需求彈性，協(xié)同供需”。
8月17日12時至13時，國網(wǎng)上海電力在當日負荷高峰時段成功實施削峰需求響應(yīng)。本次需求響應(yīng)正值臺風(fēng)“溫比亞”影響上海，市場化負荷調(diào)節(jié)在構(gòu)建特大城市安全應(yīng)急體系建設(shè)中的潛力，以及在臺風(fēng)等突發(fā)災(zāi)害情況下上海地區(qū)用電側(cè)負荷應(yīng)急需求的響應(yīng)能力得到充分驗證。這標志著上海“海綿城市電網(wǎng)”規(guī)?；p向負荷調(diào)控能力已初步具備。
今夏，國網(wǎng)上海電力開展了三次不同規(guī)模、不同類型需求響應(yīng)試點，探索構(gòu)建需求響應(yīng)優(yōu)先、有序用電保底的需求側(cè)管理機制，實現(xiàn)了全類型城市可控負荷資源的全面覆蓋。
為了不斷完善電力負荷管理手段，破解電力“供”與“用”之間的難題，國網(wǎng)上海電力正在探索一條負荷管理市場化交易的道路，使負荷管理由行政干預(yù)轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌稣{(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)需求方電力負荷的市場化。
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