能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)綜合能源服務(wù)技術(shù)支撐體系建設(shè)研究

馬玲 鮑聰穎 陸凱

寧波永耀電力投資集團(tuán)有限公司 浙江 寧波 315000

引言

在能源與環(huán)境矛盾日漸突顯的背景下，能源行業(yè)開始向著低碳環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的方向轉(zhuǎn)型。而實(shí)現(xiàn)多種能源協(xié)同發(fā)展，還要完成相應(yīng)服務(wù)技術(shù)支撐體系建設(shè)，確保電力系統(tǒng)能夠維持安全、可靠運(yùn)行。

1 國內(nèi)外綜合能源服務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外綜合能源服務(wù)發(fā)展情況

在國際能源署發(fā)布的《全球電力行業(yè)回顧2020》等報(bào)告中，明確提出2019年全球化石能源合計(jì)發(fā)電量10年來首次出現(xiàn)降幅，同比降低0.5%，燃煤發(fā)電下浮2.8%[1]。從總體上來看，美國、歐盟新能源發(fā)電增幅分別達(dá)到8.8%和8.9%。根據(jù)美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室研究報(bào)告可知，2050年美國新能源發(fā)電量將達(dá)到全國的80%[2]。

為實(shí)現(xiàn)新能源高比例接入，美國對靈活調(diào)節(jié)電源比重進(jìn)行了提升，包含抽水蓄能等在內(nèi)的調(diào)節(jié)裝置裝機(jī)容量達(dá)到6.1億kW，占總體48.8%，能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)發(fā)電服務(wù)靈活供應(yīng)提供支撐。歐洲通過實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)互聯(lián)加強(qiáng)新能源發(fā)電消納，確保資源在歐洲得到跨國高效利用。由此可見，國外在加快新能源發(fā)展的同時(shí)，從技術(shù)層面建立了支撐體系，為能源服務(wù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1.2 國內(nèi)綜合能源服務(wù)發(fā)展情況

在歐美燃煤發(fā)電量有所減少的同一時(shí)期，中國2019年燃煤發(fā)電量增長1.7%，達(dá)到全球燃煤發(fā)電總量50.2%。但實(shí)際上，中國新能源發(fā)電量同比增長16.2%，在全球貢獻(xiàn)率達(dá)到36%，遠(yuǎn)超歐美國家。出現(xiàn)這種反差，不僅與中國電力消費(fèi)量持續(xù)增長有關(guān)，也與新能源在電力系統(tǒng)中的接入比例不高有關(guān)。從新能源發(fā)電消納情況來看，風(fēng)電、太陽能發(fā)電等裝機(jī)主要分布在能源利用率超95%的省份，如太陽能發(fā)電裝機(jī)主要在青海、甘肅等地，并在當(dāng)?shù)叵{。單純依靠發(fā)電地實(shí)現(xiàn)能源消納，將導(dǎo)致能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)面臨著協(xié)調(diào)運(yùn)行、電力系統(tǒng)技術(shù)升級等困境，難以實(shí)現(xiàn)綜合能源服務(wù)高效供給。

2 綜合能源服務(wù)技術(shù)支撐體系建設(shè)途徑

2.1 新能源并網(wǎng)支撐體系建設(shè)

建設(shè)新能源并網(wǎng)支撐體系，通過開展并網(wǎng)、送出等工程，能夠使新能源深入接入電網(wǎng)，為能源優(yōu)化配置奠定基礎(chǔ)。在并網(wǎng)服務(wù)管理方面，針對2019年401個(gè)集中式和28萬個(gè)分布式發(fā)電項(xiàng)目接入需要，國家電網(wǎng)通過對電網(wǎng)接入和消納條件進(jìn)行充分論證，最終使超3000萬kW項(xiàng)目成功并網(wǎng)送電。浙江電力為落實(shí)國家電網(wǎng)并網(wǎng)戰(zhàn)略，提出建設(shè)多元融合高彈性電網(wǎng)，使電力服務(wù)從原本“源隨荷動”向“源荷互動”轉(zhuǎn)變。對地區(qū)發(fā)電情況進(jìn)行深入調(diào)查基礎(chǔ)上，面對電源側(cè)13種發(fā)電類型和高達(dá)35.7%外來電比例，通過增強(qiáng)電網(wǎng)彈性實(shí)現(xiàn)部分新能源項(xiàng)目接入，使儲能側(cè)設(shè)施少、負(fù)荷側(cè)利用難等問題得到解決。新建電網(wǎng)以能源互聯(lián)網(wǎng)為載體，運(yùn)用“大云物移智鏈”技術(shù)為電網(wǎng)賦能，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組多元感知和靈活調(diào)控，如圖1所示。

圖1 “大云物移智鏈”示意圖

加強(qiáng)設(shè)備動態(tài)增容、斷面限額等狀態(tài)分析，實(shí)現(xiàn)潮流、短路電流等指標(biāo)控制，能夠使電網(wǎng)載流能力得到提高，達(dá)到更高運(yùn)行極限[3]。建設(shè)源網(wǎng)荷儲友好互動平臺，匯聚電網(wǎng)資源實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，對可控負(fù)荷類型和規(guī)模進(jìn)行培育，使電網(wǎng)彈性得到增強(qiáng)。通過減少運(yùn)行設(shè)備冗余保證供電安全和提升用電效率，達(dá)到了維持電量平衡的目標(biāo)。

在能源消納方面，按照季度實(shí)現(xiàn)消納分析，建立新能源云平臺引入計(jì)算軟件，建立計(jì)算任務(wù)實(shí)現(xiàn)邊界校核、敏感分析等操作，實(shí)現(xiàn)結(jié)果比對和跨區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)鏈接。通過對本地和協(xié)同模式進(jìn)行切換，加速能源消納管理。建設(shè)輸電通道，利用送出工程、輸電工程等，能夠使新能源外送能力得到提高。加快抽水蓄能電站和特高壓配套電源建設(shè)，通過增加調(diào)節(jié)裝置裝機(jī)容量和打通長距離送電通道提高電網(wǎng)消納能力[4]。針對送端風(fēng)電機(jī)組，需要實(shí)施耐壓改造，避免因直流故障引發(fā)大規(guī)模脫網(wǎng)情況。從送端和受端兩個(gè)角度對電網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行完善，形成有力并網(wǎng)技術(shù)支撐體系，能夠加快新能源的并網(wǎng)投產(chǎn)。

2.2 全網(wǎng)調(diào)度支撐體系建設(shè)

伴隨著新能源項(xiàng)目持續(xù)增加，逐漸發(fā)展成為電力發(fā)電一次能源，還要建立能源互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)化各種分布式電源運(yùn)行管理，確保地區(qū)供電負(fù)荷和功率能夠保持平衡。

從企業(yè)綜合能源服務(wù)提供角度來看，還要較快制定調(diào)峰輔助服務(wù)規(guī)則，通過對常規(guī)電源調(diào)峰進(jìn)行驅(qū)動，增加電網(wǎng)消納的新能源電量。采取“跨省+省內(nèi)”虛擬儲能調(diào)峰模式，借助自備電廠實(shí)現(xiàn)虛擬儲能，可以為省內(nèi)調(diào)峰提供支持[5]。建設(shè)直流輸電工程配套電源，則能實(shí)現(xiàn)跨省調(diào)峰。在清潔能源優(yōu)化配置上，需要加快新增火電和抽水蓄能機(jī)組的靈活改造，使電網(wǎng)調(diào)峰能力得到有效提高。在調(diào)峰供電過程中，實(shí)現(xiàn)省際聯(lián)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)多級調(diào)度協(xié)同響應(yīng)，在充分消納新能源的同時(shí)，使電網(wǎng)平衡能力得到提升。在不同區(qū)域之間，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)備用共享，形成大電網(wǎng)，利用不同電網(wǎng)錯峰效應(yīng)對直流輸電進(jìn)行優(yōu)化，使電網(wǎng)消納能力得到大幅度提升。

為實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)，需要建設(shè)智能電網(wǎng)運(yùn)行平臺，實(shí)現(xiàn)多級互動響應(yīng)，使可調(diào)資源得到聚合，為電網(wǎng)調(diào)度提供支持。如圖2所示，利用智慧能源服務(wù)系統(tǒng)能夠?qū)π畔⒘骱湍芰苛鬟M(jìn)行一體化管理，根據(jù)客戶需求開展清潔能源交易，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷優(yōu)化控制的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)上級協(xié)同調(diào)度。利用平臺加強(qiáng)新能源信息預(yù)測，并結(jié)合負(fù)荷側(cè)信息和電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，能夠使資源調(diào)度得到優(yōu)化，構(gòu)成多元協(xié)調(diào)柔性調(diào)度體系[6]。利用平臺對分布式儲能、動力汽車等負(fù)荷進(jìn)行控制，輔助削峰填谷可以為新能源提供更大消納空間。利用平臺實(shí)現(xiàn)分布式電源“群控群調(diào)”，對電源進(jìn)行分級分類管理，可以通過采集分布式電源運(yùn)行信息把握區(qū)域電源分布差異，通過科學(xué)調(diào)控確保能源較好融入電網(wǎng)。

圖2 智能電網(wǎng)運(yùn)行平臺

實(shí)際在調(diào)度支撐體系建設(shè)期間，還要加強(qiáng)新能源預(yù)測管理，通過實(shí)現(xiàn)電源功率預(yù)測評價(jià)把握造成誤差的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過系統(tǒng)分析，能夠確定場站或發(fā)電薄弱環(huán)節(jié)，為電網(wǎng)調(diào)度管理提供有力支撐。因此通過加強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)度評價(jià)管理，能夠使體系得到有效完善，為電網(wǎng)調(diào)度工作開展提供有力支撐。

2.3 新能源云戰(zhàn)略體系建設(shè)

在綜合能源服務(wù)供給方面，能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)還應(yīng)通過建設(shè)新能源云戰(zhàn)略體系加快轉(zhuǎn)型，完成全生態(tài)開放服務(wù)體系建設(shè)，借助現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)平臺推動電力事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[7]。建設(shè)云平臺，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)信息進(jìn)行全面感知，并通過高效處理為服務(wù)供給提供科學(xué)依據(jù)。在新能源接入環(huán)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)從生產(chǎn)到消費(fèi)的全環(huán)節(jié)管理，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全流程業(yè)務(wù)的辦理，推動產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的協(xié)同發(fā)展。

在云戰(zhàn)略體系中，新能源云為核心技術(shù)，將對能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)主流業(yè)務(wù)進(jìn)行貫通，包含規(guī)劃計(jì)劃、資源消納、用電客戶、政府研究、儲能服務(wù)等多個(gè)功能模塊，能夠使不同服務(wù)需求得到滿足[8]。通過對平臺應(yīng)用APP和外網(wǎng)PC客戶端軟件進(jìn)行開發(fā)，用戶能夠通過登錄平臺完成各種業(yè)務(wù)一站式辦理。

平臺能夠?yàn)樾履茉匆?guī)劃、建設(shè)、接入、交易等操作提供支持，同時(shí)也可以面向企業(yè)、用戶、政府等不同對象提供技術(shù)咨詢、結(jié)算交易、金融保險(xiǎn)等不同服務(wù)，形成共贏新能源生態(tài)圈。平臺的打造能夠?yàn)槟茉椿ヂ?lián)網(wǎng)企業(yè)提供設(shè)備運(yùn)行、新能源消納等不同信息服務(wù)，使各種新業(yè)態(tài)隨之產(chǎn)生。在平臺對各種信息資源進(jìn)行聚合，能夠使企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)得到整合，并且實(shí)現(xiàn)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的深度運(yùn)用，使綜合能源服務(wù)新模式得到催生。在平臺支撐下，企業(yè)可以加強(qiáng)與設(shè)備制造、政府等相關(guān)機(jī)構(gòu)、企業(yè)的合作，形成友好協(xié)同發(fā)展布局，共同推動國家能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。

從發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施角度來看，能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)需要解決新能源接入給電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行帶來的挑戰(zhàn)。因?yàn)榉植际诫娫淳哂蟹稚⑿浴㈦S機(jī)性等特點(diǎn)，將引發(fā)電網(wǎng)波動，導(dǎo)致電網(wǎng)瞬時(shí)平衡被打破[9]。建立云平臺為電網(wǎng)管理提供大數(shù)據(jù)服務(wù)，能夠依靠區(qū)塊鏈、云計(jì)算等各種技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力大數(shù)據(jù)處理，從中提取有價(jià)值的信息，為電網(wǎng)調(diào)度、分布式電源接入等各種管理工作開展提供依據(jù)。利用平臺環(huán)境承載分析功能，可以對區(qū)域資源承載信息進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測和評估，為新能源開發(fā)提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)整體布局優(yōu)化。對風(fēng)電、水電等各類資源進(jìn)行監(jiān)測和評估，能夠?yàn)樾履茉措娬窘ㄔO(shè)提供指導(dǎo)，通過科學(xué)選址、管理等操作為電源接入奠定良好基礎(chǔ)。針對能源儲備等項(xiàng)目，利用平臺能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)電源、新能源統(tǒng)一規(guī)劃管理，保證不同電源相互協(xié)調(diào)。平臺電網(wǎng)服務(wù)模塊能夠?qū)Σ⒕W(wǎng)、交易等各種業(yè)務(wù)進(jìn)行辦理，通過網(wǎng)絡(luò)提供一站式服務(wù)提高企業(yè)運(yùn)營效率，同時(shí)使業(yè)務(wù)辦理流程取得規(guī)范化發(fā)展。

在平臺支撐下，能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)能夠與政府、行業(yè)協(xié)會、上下游企業(yè)保持密切互動，提供采購交易、儲能監(jiān)管、輔助決策、政策研究等各種服務(wù)。保持企業(yè)之間的互聯(lián)互通，能夠使新能源發(fā)展速度得到加快，為各類用戶提供智能、便捷、可靠的服務(wù)。因此，建設(shè)新能源云戰(zhàn)略技術(shù)支撐體系，能夠使清潔能源消納部署得到有效落實(shí)，通過實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度管理使新能源交易規(guī)模得到不斷擴(kuò)大，為推動綜合能源服務(wù)高質(zhì)量發(fā)展提供有力技術(shù)支撐。

3 結(jié)束語

打造新能源云戰(zhàn)略平臺，提供并網(wǎng)、交易、報(bào)裝等一站式服務(wù)，能夠全面提升企業(yè)服務(wù)水平。未來企業(yè)還要持續(xù)探索能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)途徑，從組織、標(biāo)準(zhǔn)等多個(gè)方面助力技術(shù)支撐體系建設(shè)，使低碳高效綜合能源服務(wù)體系取得可持續(xù)發(fā)展，為國家能源安全提供保障。