可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)研究與應(yīng)用

冷喜武，劉闖，何蕾，邢健

（1.國家電網(wǎng)有限公司，北京市 西城區(qū) 100032；2.國網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司，江蘇省南京市 210000；3.北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司，北京市 海淀區(qū) 100192）

0 引言

在“碳達(dá)峰、碳中和”構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的背景下[1]，新能源(風(fēng)電、光伏)呈現(xiàn)集中式和分布式并舉的快速發(fā)展趨勢，大量新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)組，使得電網(wǎng)整體調(diào)節(jié)能力呈現(xiàn)下降趨勢，大規(guī)模新能源消納面臨較大壓力[2-5]。加強(qiáng)負(fù)荷調(diào)控能力建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)，全面提升可調(diào)節(jié)負(fù)荷調(diào)控能力，推動(dòng)傳統(tǒng)的“源隨荷動(dòng)”電網(wǎng)調(diào)控模式向“源荷互動(dòng)”轉(zhuǎn)變成為必然[6-7]。

標(biāo)準(zhǔn)的制定將對(duì)可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到支撐作用。國際上IEC、IEEE、CENELEC等標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)分布式電源、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能等分別制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。全國電網(wǎng)運(yùn)行與控制標(biāo)委會(huì)SAC/TC446推動(dòng)國家能源局下達(dá)2020年、2021年能源領(lǐng)域行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)

2020年1月，國家電網(wǎng)公司正式啟動(dòng)了負(fù)荷側(cè)調(diào)控能力提升3年行動(dòng)計(jì)劃[6]；2021年2月，國家發(fā)改委提出要加快源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化建設(shè)[8]，對(duì)可調(diào)節(jié)負(fù)荷參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)提出了更高要求。在國網(wǎng)公司頂層設(shè)計(jì)指導(dǎo)下，我國華北、東北、西南、江蘇、山西、重慶等地區(qū)相繼開展了可調(diào)節(jié)負(fù)荷參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)試點(diǎn)[9-12]，對(duì)《可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范》系列13項(xiàng)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了技術(shù)實(shí)現(xiàn)論證，確保了系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的落地。本文旨在通過梳理國內(nèi)外可調(diào)節(jié)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)體系研究現(xiàn)狀，為可調(diào)節(jié)負(fù)荷大規(guī)模并網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)提供依據(jù)和行動(dòng)準(zhǔn)則。劃，《可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范》系列13項(xiàng)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已于2021年12月17日通過審查，正式進(jìn)行報(bào)批程序。

1 可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制標(biāo)準(zhǔn)的意義

1.1 標(biāo)準(zhǔn)先行支撐“雙碳”目標(biāo)

“碳達(dá)峰、碳中和”背景下，新能源將迎來跨越式發(fā)展的歷史機(jī)遇，成為電能增量的主力軍，實(shí)現(xiàn)從“補(bǔ)充能源”向“主體能源”的轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)節(jié)資源的調(diào)度空間與間歇性新能源規(guī)模矛盾凸顯，為有效挖掘電網(wǎng)調(diào)節(jié)資源，亟需推動(dòng)“源隨荷動(dòng)”調(diào)控模式向“源荷互動(dòng)”轉(zhuǎn)變。預(yù)計(jì)2025年我國最大負(fù)荷將達(dá)到15.7億kW[13]，通過對(duì)可調(diào)節(jié)負(fù)荷的調(diào)節(jié)，可有效促進(jìn)消納清潔能源，減少CO2排放。

因此，國家能源局開展了《可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范》系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制，從頂層設(shè)計(jì)出發(fā)，促進(jìn)負(fù)荷調(diào)節(jié)形成可復(fù)制、可推廣的成熟模式，為我國“雙碳”目標(biāo)提供支撐。

1.2 確保可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源參與調(diào)控的安全和規(guī)范

目前電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)主要是對(duì)火電、水電、抽蓄以及儲(chǔ)能等調(diào)節(jié)資源具備調(diào)節(jié)控制能力，對(duì)于負(fù)荷側(cè)的相關(guān)資源，特別是分布式電源、電動(dòng)汽車、自備電廠以及綜合能源等不同類型、不同接入方式、不同調(diào)節(jié)特性的負(fù)荷資源參與電網(wǎng)調(diào)控缺乏系統(tǒng)設(shè)計(jì)和整體方案，《可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范》系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)從資源接入、負(fù)荷建模、調(diào)節(jié)控制、安全防護(hù)以及市場交互等關(guān)鍵問題入手，全面覆蓋并規(guī)范可控負(fù)荷資源參與電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)各環(huán)節(jié)。

據(jù)此，制訂可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范系列標(biāo)準(zhǔn)可保障可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行的安全與規(guī)范。

1.3 助力可調(diào)節(jié)負(fù)荷產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展

隨著電力體制改革的深入開展，各級(jí)電網(wǎng)正在加緊建設(shè)電力現(xiàn)貨市場，通過市場機(jī)制創(chuàng)新，可調(diào)節(jié)負(fù)荷可參與電力中長期、現(xiàn)貨、調(diào)峰、調(diào)頻、備用市場等[14]，市場收益為負(fù)荷參與調(diào)控提供了資金保障，使得車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)(電動(dòng)汽車)、智慧能源服務(wù)平臺(tái)(營銷)、第三方獨(dú)立主體聚合商(虛擬電廠)、大用戶等多元市場主體躍躍欲試。《可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范》嚴(yán)格規(guī)定了可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源的接入方式、市場準(zhǔn)入門檻及調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)量化評(píng)估等，使得各類聚合商明確了電網(wǎng)適應(yīng)性升級(jí)的方案和路徑。

據(jù)此，制訂可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制系列標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范各類負(fù)荷參與電力市場的技術(shù)路徑，為各類負(fù)荷聚合商提供參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)動(dòng)力，有助于可調(diào)節(jié)負(fù)荷產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。

2 可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制標(biāo)準(zhǔn)體系框架

2.1 整體思路

當(dāng)前，電源側(cè)調(diào)節(jié)資源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已較為成熟[15]，遵循這些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)對(duì)常規(guī)電源的調(diào)節(jié)，保障了當(dāng)前電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)平衡，滿足大電網(wǎng)安全運(yùn)行和市場運(yùn)營的需要。可調(diào)節(jié)負(fù)荷作為新型調(diào)節(jié)資源，國內(nèi)外在負(fù)荷資源的特性分析、聚合建模、調(diào)度控制及市場調(diào)節(jié)等方面尚處于理論研究和初步試點(diǎn)應(yīng)用階段，可調(diào)節(jié)負(fù)荷系列標(biāo)準(zhǔn)比照傳統(tǒng)電力系統(tǒng)同步機(jī)調(diào)控技術(shù)規(guī)范要求，借鑒傳統(tǒng)電源并網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，開創(chuàng)性提出和編制《可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范》系列13項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從“可觀、可測、可控、可調(diào)”4個(gè)維度提升負(fù)荷調(diào)節(jié)資源的調(diào)控能力。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)

遵循電網(wǎng)運(yùn)行與控制標(biāo)準(zhǔn)體系，制定可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容主要涉及基礎(chǔ)與通用、并網(wǎng)調(diào)度、系統(tǒng)運(yùn)行、繼電保護(hù)、自動(dòng)化、電力通信這6個(gè)領(lǐng)域，這6個(gè)領(lǐng)域本身既相互關(guān)聯(lián)又具有較高的獨(dú)立性，以此劃分制定了可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的界面，在此基礎(chǔ)上，統(tǒng)一規(guī)范系列標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)語及定義，各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不交叉、不重疊，具體的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)分3層：第1層為業(yè)務(wù)領(lǐng)域?qū)樱饕譃榛A(chǔ)與通用、電網(wǎng)調(diào)度、系統(tǒng)運(yùn)行、繼電保護(hù)、自動(dòng)化和電力通信等6類；第2層為業(yè)務(wù)細(xì)分層，將各自領(lǐng)域的業(yè)務(wù)進(jìn)行細(xì)分，主要包括調(diào)度運(yùn)行、安全穩(wěn)定、仿真分析、設(shè)備技術(shù)規(guī)范等具體業(yè)務(wù)；第3層為各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)在標(biāo)準(zhǔn)體系中的具體定位。

圖1 可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系框架Fig.1 Evaluation index framework of adjustable load regulate capability

2.3 可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范系列標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

國家電網(wǎng)調(diào)控中心統(tǒng)籌推進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)工作已有6年，按照定標(biāo)準(zhǔn)、建市場、提能力、推重點(diǎn)的工作決策和部署，持續(xù)發(fā)力，堅(jiān)持有序推進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同互動(dòng)工作，在全國電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)及科研、技術(shù)開發(fā)單位的支持下，此項(xiàng)工作取得了階段性成果。

定標(biāo)準(zhǔn)方面，全國電網(wǎng)運(yùn)行與控制標(biāo)委會(huì)SAC/TC446推動(dòng)國家能源局下達(dá)2020年、2021年能源領(lǐng)域行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃，按照《電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定管理細(xì)則》的有關(guān)規(guī)定，由SAC/TC446歸口的《可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范》系列13項(xiàng)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，歷時(shí)2年完成了標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)、編寫，已于2021年12月17日通過審查，正式進(jìn)行報(bào)批程序。

可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范系列標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，在使用過程中不斷優(yōu)化完善，并隨著業(yè)務(wù)需求、技術(shù)發(fā)展的不斷變化，適時(shí)維護(hù)更新[16]。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

《可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范》系列13項(xiàng)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，全面覆蓋并規(guī)范負(fù)荷可控資源參與電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)各環(huán)節(jié)，確保可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源參與調(diào)控的安全性和規(guī)范性，指導(dǎo)后續(xù)系統(tǒng)建設(shè)及電網(wǎng)運(yùn)行，其主要技術(shù)內(nèi)容如下。

1）資源接入

該部分規(guī)定了各類可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源與地區(qū)及以上調(diào)度機(jī)構(gòu)開展業(yè)務(wù)交互時(shí)的技術(shù)要求，對(duì)可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源的聚合商平臺(tái)技術(shù)性能、資源調(diào)節(jié)能力、接入范圍和技術(shù)管理要求進(jìn)行統(tǒng)一明確的規(guī)范。

2）網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)

該部分規(guī)定了可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)基本規(guī)定、總體架構(gòu)、本體安全、基礎(chǔ)設(shè)施安全、數(shù)據(jù)安全、應(yīng)急備用、安全管理等要求。

3）負(fù)荷調(diào)控平臺(tái)

該部分規(guī)定了負(fù)荷調(diào)控系統(tǒng)的體系架構(gòu)、平臺(tái)管理、人機(jī)交互、模型管理、數(shù)據(jù)采集、分析決策、負(fù)荷調(diào)節(jié)、聚合商管理等功能及性能技術(shù)要求，可作為智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)平臺(tái)及功能的擴(kuò)展，支撐可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源參與電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行各項(xiàng)業(yè)務(wù)的全面開展。

4）數(shù)據(jù)模型與存儲(chǔ)

該部分規(guī)定了可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源在電網(wǎng)調(diào)度側(cè)的數(shù)據(jù)模型和存儲(chǔ)要求，包含車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)(電動(dòng)汽車)、智慧能源服務(wù)平臺(tái)(營銷)、第三方獨(dú)立主體(虛擬電廠)聚合商、大用戶四大類可調(diào)節(jié)負(fù)荷的基本信息、量測數(shù)據(jù)、計(jì)劃預(yù)測數(shù)據(jù)模型及存儲(chǔ)要求。

5）負(fù)荷能力評(píng)估

該部分規(guī)定了可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)調(diào)控后接入能力、調(diào)度運(yùn)行能力及自動(dòng)功率控制能力的評(píng)估范圍、評(píng)估指標(biāo)及其評(píng)估方法。

6）并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)試

該部分規(guī)定了可調(diào)節(jié)負(fù)荷接入電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)試方案、單體調(diào)試項(xiàng)目及方法、系統(tǒng)調(diào)試項(xiàng)目及方法。

7）繼電保護(hù)

該部分規(guī)定了可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)時(shí)電網(wǎng)繼電保護(hù)應(yīng)滿足的總體原則、配置原則和整定原則等要求。

8）安全穩(wěn)定控制

該部分規(guī)定了可調(diào)節(jié)負(fù)荷參與電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制的基本要求、預(yù)防控制、穩(wěn)定控制、穩(wěn)定計(jì)算分析、控制策略和運(yùn)行管理。

9）調(diào)度信息及通信

該部分規(guī)定了可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制調(diào)度信息通信的基本架構(gòu)、負(fù)荷聚合商內(nèi)部信息傳輸及負(fù)荷聚合商與電力調(diào)控機(jī)構(gòu)信息傳輸要求。

10）仿真計(jì)算模型與參數(shù)實(shí)測

該部分規(guī)定了電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析計(jì)算中可調(diào)節(jié)負(fù)荷的模型、參數(shù)實(shí)測與建模方法。

11）調(diào)控運(yùn)行規(guī)程

該部分規(guī)定了可調(diào)節(jié)負(fù)荷的調(diào)控運(yùn)行管理、運(yùn)行調(diào)節(jié)與控制、設(shè)備監(jiān)視、調(diào)度計(jì)劃、事故處理、通信及自動(dòng)化管理、繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置管理等要求。

12）調(diào)度命名

該部分規(guī)定了各類可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源與地區(qū)及以上調(diào)度機(jī)構(gòu)開展業(yè)務(wù)交互時(shí)命名的技術(shù)要求，明確了可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源命名的總體原則以及電網(wǎng)及調(diào)度機(jī)構(gòu)、負(fù)荷聚合商、廠站、電壓等級(jí)、線路、區(qū)域等值負(fù)荷、主要一次設(shè)備、屬性命名要求。

13）電力系統(tǒng)二次接口

該部分規(guī)定了負(fù)荷聚合商平臺(tái)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視(supervisory control and data acquisition，SCADA)應(yīng)用、自動(dòng)功率控制(automatic power control，APC)應(yīng)用、現(xiàn)貨市場應(yīng)用與負(fù)荷調(diào)控系統(tǒng)間的接口交互內(nèi)容、接口交互方式、接口交互要求。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 可調(diào)節(jié)負(fù)荷安全子區(qū)

構(gòu)建“可調(diào)節(jié)負(fù)荷安全子區(qū)”，在控制區(qū)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建相對(duì)獨(dú)立的“可調(diào)節(jié)負(fù)荷安全子區(qū)”子分區(qū)，實(shí)現(xiàn)與原有控制區(qū)電網(wǎng)控制功能模塊邏輯隔離，并部署負(fù)荷調(diào)控系統(tǒng)。部署在“可調(diào)節(jié)負(fù)荷安全子區(qū)”的負(fù)荷調(diào)控系統(tǒng)與負(fù)荷聚合商縱向聯(lián)接中采用電力無線專網(wǎng)、外部公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)VPN等通信方式的，應(yīng)設(shè)立安全接入?yún)^(qū)，安全防護(hù)架構(gòu)如圖2所示。圖2中，在電網(wǎng)控制區(qū)建設(shè)可調(diào)節(jié)負(fù)荷安全子區(qū)，通過防火墻與傳統(tǒng)控制業(yè)務(wù)進(jìn)行分離，在可調(diào)節(jié)負(fù)荷安全子區(qū)內(nèi)建設(shè)負(fù)荷調(diào)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)負(fù)荷控制功能。

圖2 安全防護(hù)架構(gòu)Fig.2 Security protection architecture

3.2.2 自動(dòng)功率控制

首次提出并實(shí)現(xiàn)了適應(yīng)源網(wǎng)荷多類型資源協(xié)同的APC控制技術(shù)，將傳統(tǒng)的電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電控制(automatic generation control，AGC)范疇拓展至負(fù)荷側(cè)資源，將可調(diào)節(jié)負(fù)荷納入源網(wǎng)荷儲(chǔ)全網(wǎng)資源池，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷側(cè)與發(fā)電側(cè)在日前、日內(nèi)和實(shí)時(shí)層面的聯(lián)合優(yōu)化控制，解決負(fù)荷側(cè)資源功率的實(shí)時(shí)連續(xù)調(diào)節(jié)難題，充分挖掘并釋放負(fù)荷側(cè)的靈活調(diào)節(jié)能力，增強(qiáng)公司對(duì)大電網(wǎng)駕馭能力的深度和廣度，助力清潔能源消納水平和電網(wǎng)實(shí)時(shí)平衡能力的提升。

3.2.3 負(fù)荷能力評(píng)估

從可觀、可測、可調(diào)、可控4個(gè)維度構(gòu)建可調(diào)節(jié)負(fù)荷調(diào)控能力評(píng)估指標(biāo)體系，根據(jù)可調(diào)節(jié)負(fù)荷的調(diào)峰、備用、調(diào)頻等應(yīng)用場景，在資源接入、調(diào)度運(yùn)行、自動(dòng)功率控制等環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)相應(yīng)評(píng)估指標(biāo)并制定指標(biāo)計(jì)算方法，解決可調(diào)節(jié)負(fù)荷在參與市場過程中與傳統(tǒng)電源側(cè)調(diào)節(jié)資源、與調(diào)度運(yùn)行機(jī)構(gòu)間存在的市場準(zhǔn)入、調(diào)節(jié)量計(jì)算等問題[11]。本文選取控制偏差率和控制延時(shí)時(shí)長進(jìn)行具體說明。

1）控制偏差率

控制偏差率表征可調(diào)節(jié)負(fù)荷接受電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制指令執(zhí)行量與控制目標(biāo)偏差情況，指負(fù)荷控制偏差量占負(fù)荷控制總量的比率，從可調(diào)節(jié)負(fù)荷參與電網(wǎng)調(diào)峰實(shí)際執(zhí)行出力與下達(dá)計(jì)劃偏差不應(yīng)大于30%，大于30%應(yīng)視為該時(shí)刻未執(zhí)行，計(jì)算方法為

式中：V為可調(diào)節(jié)負(fù)荷控制偏差率；ΔQi為負(fù)荷控制實(shí)時(shí)量測值；ΔQp為負(fù)荷執(zhí)行計(jì)劃目標(biāo)值；Q為負(fù)荷控制總量。

2）控制延時(shí)時(shí)長

控制延時(shí)時(shí)長表征可調(diào)節(jié)負(fù)荷接受電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制響應(yīng)的能力，指控制指令下發(fā)時(shí)間到控制指令執(zhí)行完成時(shí)間差，計(jì)算方法為

式中：Δt為可調(diào)節(jié)負(fù)荷控制延時(shí)時(shí)長；tf為控制指令執(zhí)行完成時(shí)間；ti為下發(fā)控制指令時(shí)間。

3.2.4 全路徑命名

遵循《電網(wǎng)設(shè)備通用模型數(shù)據(jù)命名規(guī)范》對(duì)設(shè)備全路徑命名要求，制定車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、智慧能源服務(wù)平臺(tái)、第三方獨(dú)立主體聚合商、大用戶4類負(fù)荷聚合平臺(tái)調(diào)度全路徑命名規(guī)范，按照接入廠站類可調(diào)節(jié)負(fù)荷設(shè)備的全路徑名稱結(jié)構(gòu)和接入饋線類可調(diào)節(jié)負(fù)荷設(shè)備的全路徑名稱結(jié)構(gòu)兩種方式進(jìn)行全路徑命名建模，支撐可調(diào)節(jié)負(fù)荷快速構(gòu)建與主網(wǎng)拓?fù)溥B接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)負(fù)荷分區(qū)控制、精準(zhǔn)控制，確保可調(diào)節(jié)負(fù)荷參與電網(wǎng)調(diào)控的規(guī)范性和實(shí)效性。

4 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用實(shí)踐

4.1 應(yīng)用實(shí)踐概況

在國調(diào)中心頂層設(shè)計(jì)指導(dǎo)下，各單位結(jié)合實(shí)際和現(xiàn)有可能情況，嚴(yán)格按照系列標(biāo)準(zhǔn)要求，積極開展可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)調(diào)控實(shí)踐。

華北區(qū)域完成網(wǎng)省兩級(jí)負(fù)荷調(diào)控模塊互聯(lián)和數(shù)據(jù)交互，接入電動(dòng)汽車、綜合智慧能源等13家負(fù)荷聚合商，聚合負(fù)荷終端97 980個(gè)，接入可調(diào)節(jié)負(fù)荷854萬kW；華東區(qū)域匯聚可調(diào)節(jié)負(fù)荷容量410萬kW，并結(jié)合新一代調(diào)控技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)開展負(fù)荷監(jiān)視和分析；東北區(qū)域接入吉林地區(qū)110戶共計(jì)17.8萬kW蓄熱式電采暖等資源；西北區(qū)域接入可控負(fù)荷調(diào)節(jié)規(guī)模達(dá)361萬kW；華中區(qū)域匯聚總?cè)萘?9.5萬kW(電動(dòng)汽車容量6.3萬kW，儲(chǔ)能容量13.2萬kW)；西南區(qū)域匯聚可調(diào)負(fù)荷111.5萬kW(電動(dòng)汽車11.9萬kW，省級(jí)智慧能源服務(wù)平臺(tái)87.1萬kW，大工業(yè)12.5萬kW)。

4.2 典型應(yīng)用案例

4.2.1 可調(diào)節(jié)負(fù)荷調(diào)控實(shí)踐

2020年11月30日—12月2日，在成都市西南調(diào)控分中心跨省對(duì)重慶電動(dòng)汽車充電站開展共7次APC功率調(diào)節(jié)控制試驗(yàn)[17]。在這一試驗(yàn)中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的《第1部分：資源接入》《第2部分：網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)》《第4部分：數(shù)據(jù)模型與存儲(chǔ)》《第5部分：負(fù)荷能力評(píng)估》《第12部分：調(diào)度命名》等標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行了驗(yàn)證。

試點(diǎn)應(yīng)用建設(shè)過程中，電動(dòng)汽車可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源通過車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)(電動(dòng)汽車)接入調(diào)控系統(tǒng)中的負(fù)荷安全子區(qū)，其接入方式如圖3所示。圖3中，車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)內(nèi)部建設(shè)生產(chǎn)控制大區(qū)和信息管理大區(qū)，生產(chǎn)控制大區(qū)通過安全接入?yún)^(qū)接入負(fù)荷安全子區(qū)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷控制功能，信息管理大區(qū)通過綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)接入電網(wǎng)安全三區(qū)。在全路徑命名建模模塊中采用“電網(wǎng).負(fù)荷聚合商.運(yùn)營商.廠站/電壓等級(jí).充電站名稱/屬性.充電樁編號(hào)/屬性.充電槍”的命名方式，有效支撐電動(dòng)汽車(車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái))負(fù)荷的統(tǒng)一接入以及快速構(gòu)建與主網(wǎng)拓?fù)溥B接關(guān)系。

圖3 車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)接入方式Fig.3 Internet of vehicles platform access method

在APC功率控制試驗(yàn)中，對(duì)充電站1(EVCS1)進(jìn)行了6次調(diào)節(jié)，根據(jù)負(fù)荷能力評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)中響應(yīng)功率、控制偏差率、控制延時(shí)時(shí)長的計(jì)算方法得到了如表1所示的評(píng)估結(jié)果。

由表1可見，當(dāng)對(duì)電動(dòng)汽車負(fù)荷進(jìn)行功率下調(diào)試驗(yàn)時(shí)，在開始響應(yīng)后迅速達(dá)到目標(biāo)功率，響應(yīng)時(shí)長均為1 s；當(dāng)進(jìn)行功率上調(diào)試驗(yàn)時(shí)，有明顯緩慢爬坡現(xiàn)象，響應(yīng)時(shí)間較長，為35~95 s。

表1 充電站1功率調(diào)節(jié)控制試驗(yàn)評(píng)估結(jié)果Tab.1 Evaluation results of power regulation control test for EVCS1

綜上可見，可調(diào)節(jié)負(fù)荷系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可以在負(fù)荷參加電網(wǎng)調(diào)控中落地，對(duì)可調(diào)節(jié)負(fù)荷參加電網(wǎng)調(diào)控具有指導(dǎo)意義。

4.2.2 可調(diào)節(jié)負(fù)荷市場實(shí)踐

可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源根據(jù)其響應(yīng)時(shí)間、可控時(shí)長、可調(diào)容量等資源特性分析，可以參與電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、需求側(cè)響應(yīng)等典型應(yīng)用場景，現(xiàn)階段各地區(qū)都積極推進(jìn)政府部門出臺(tái)負(fù)荷側(cè)資源參與市場的相關(guān)政策，相繼開展負(fù)荷側(cè)資源參與電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)市場運(yùn)行。

以華中市場為例，2021年11月華中能源監(jiān)管局正式印發(fā)《新型市場主體參與華中電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場規(guī)則(試 行)》，2021年12月31日，華中區(qū)域首次實(shí)現(xiàn)市場方式下的源網(wǎng)荷儲(chǔ)跨省協(xié)同互動(dòng)，新型市場主體通過參與省間調(diào)峰輔助服務(wù)交易，跨省幫助消納清潔能源13.5萬kW·h，獲得市場補(bǔ)貼1.13萬元。華中新型主體參與調(diào)峰市場建設(shè)過程中，市場運(yùn)行、負(fù)荷側(cè)資源、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集監(jiān)視系統(tǒng)的接口數(shù)據(jù)流如圖4所示。

圖4 二次接口數(shù)據(jù)流Fig.4 Secondary interface data flow

圖4中，負(fù)荷調(diào)控系統(tǒng)接口交互對(duì)象包括大用戶、車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)(電動(dòng)汽車)、智慧能源服務(wù)平臺(tái)(營銷)、第三方獨(dú)立主體(虛擬電廠)聚合平臺(tái)等負(fù)荷聚合商平臺(tái)，以及數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視、自動(dòng)功率控制、現(xiàn)貨市場等應(yīng)用。接口交互信息包括模型、量測、控制類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及市場、計(jì)劃類經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用過程中標(biāo)準(zhǔn)《第13部分：電力系統(tǒng)二次接口》的規(guī)范要求能夠指導(dǎo)可調(diào)節(jié)負(fù)荷參與電力現(xiàn)貨市場的接口建設(shè)。

綜上可見，可調(diào)節(jié)負(fù)荷系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在負(fù)荷參與市場實(shí)踐中也有廣泛應(yīng)用，建立標(biāo)準(zhǔn)化的資源接入和數(shù)據(jù)交互接口，為負(fù)荷參與市場規(guī)模的擴(kuò)大提供前提保障，助力可調(diào)節(jié)負(fù)荷調(diào)節(jié)市場的健康發(fā)展。

5 結(jié)論

結(jié)合我國負(fù)荷側(cè)資源參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)建設(shè)的需要，開展了可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用的研究，結(jié)論如下：

1）可調(diào)節(jié)負(fù)荷13項(xiàng)系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，全面覆蓋并規(guī)范可控負(fù)荷資源參與電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)各環(huán)節(jié)，為可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源參與調(diào)控的安全性和規(guī)范性提供標(biāo)準(zhǔn)支撐。提出的車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)(電動(dòng)汽車)、智慧能源服務(wù)平臺(tái)(營銷)、第三方獨(dú)立主體聚合商(虛擬電廠)和大用戶4種接入方式及安全防護(hù)策略、建模存儲(chǔ)、調(diào)度命名、負(fù)荷能力評(píng)估等內(nèi)容為負(fù)荷大規(guī)模接入提供了技術(shù)保障。

2）可調(diào)節(jié)負(fù)荷13項(xiàng)系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在華北、西南、華中等源網(wǎng)荷儲(chǔ)示范工程中應(yīng)用，驗(yàn)證了其適應(yīng)性和合理性，對(duì)負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)市場的規(guī)范、培育和發(fā)展具有指導(dǎo)作用。

3）后續(xù)研究應(yīng)結(jié)合負(fù)荷調(diào)控實(shí)際情況，補(bǔ)充完善標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)對(duì)可調(diào)節(jié)負(fù)荷接入電網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備研究較少，后續(xù)可以有針對(duì)性地對(duì)負(fù)荷接入電網(wǎng)的設(shè)備進(jìn)行研究，以保證大規(guī)模可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)后電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。