能源互聯網企業綜合能源服務技術支撐體系建設研究

馬玲 鮑聰穎 陸凱

寧波永耀電力投資集團有限公司 浙江 寧波 315000

引言

在能源與環境矛盾日漸突顯的背景下，能源行業開始向著低碳環保、可持續發展的方向轉型。而實現多種能源協同發展，還要完成相應服務技術支撐體系建設，確保電力系統能夠維持安全、可靠運行。

1 國內外綜合能源服務發展現狀

1.1 國外綜合能源服務發展情況

在國際能源署發布的《全球電力行業回顧2020》等報告中，明確提出2019年全球化石能源合計發電量10年來首次出現降幅，同比降低0.5%，燃煤發電下浮2.8%[1]。從總體上來看，美國、歐盟新能源發電增幅分別達到8.8%和8.9%。根據美國國家可再生能源實驗室研究報告可知，2050年美國新能源發電量將達到全國的80%[2]。

為實現新能源高比例接入，美國對靈活調節電源比重進行了提升，包含抽水蓄能等在內的調節裝置裝機容量達到6.1億kW，占總體48.8%，能夠為電力系統發電服務靈活供應提供支撐。歐洲通過實現電網互聯加強新能源發電消納，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展的同時，從技術層面建立了支撐體系，為能源服務發展奠定了基礎。

1.2 國內綜合能源服務發展情況

在歐美燃煤發電量有所減少的同一時期，中國2019年燃煤發電量增長1.7%，達到全球燃煤發電總量50.2%。但實際上，中國新能源發電量同比增長16.2%，在全球貢獻率達到36%，遠超歐美國家。出現這種反差，不僅與中國電力消費量持續增長有關，也與新能源在電力系統中的接入比例不高有關。從新能源發電消納情況來看，風電、太陽能發電等裝機主要分布在能源利用率超95%的省份，如太陽能發電裝機主要在青海、甘肅等地，并在當地消納。單純依靠發電地實現能源消納，將導致能源互聯網企業面臨著協調運行、電力系統技術升級等困境，難以實現綜合能源服務高效供給。

2 綜合能源服務技術支撐體系建設途徑

2.1 新能源并網支撐體系建設

建設新能源并網支撐體系，通過開展并網、送出等工程，能夠使新能源深入接入電網，為能源優化配置奠定基礎。在并網服務管理方面，針對2019年401個集中式和28萬個分布式發電項目接入需要，國家電網通過對電網接入和消納條件進行充分論證，最終使超3000萬kW項目成功并網送電。浙江電力為落實國家電網并網戰略，提出建設多元融合高彈性電網，使電力服務從原本“源隨荷動”向“源荷互動”轉變。對地區發電情況進行深入調查基礎上，面對電源側13種發電類型和高達35.7%外來電比例，通過增強電網彈性實現部分新能源項目接入，使儲能側設施少、負荷側利用難等問題得到解決。新建電網以能源互聯網為載體，運用“大云物移智鏈”技術為電網賦能，實現發電機組多元感知和靈活調控，如圖1所示。

圖1 “大云物移智鏈”示意圖

加強設備動態增容、斷面限額等狀態分析，實現潮流、短路電流等指標控制，能夠使電網載流能力得到提高，達到更高運行極限[3]。建設源網荷儲友好互動平臺，匯聚電網資源實現協調控制，對可控負荷類型和規模進行培育，使電網彈性得到增強。通過減少運行設備冗余保證供電安全和提升用電效率，達到了維持電量平衡的目標。

在能源消納方面，按照季度實現消納分析，建立新能源云平臺引入計算軟件，建立計算任務實現邊界校核、敏感分析等操作，實現結果比對和跨區域的網絡鏈接。通過對本地和協同模式進行切換，加速能源消納管理。建設輸電通道，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，通過增加調節裝置裝機容量和打通長距離送電通道提高電網消納能力[4]。針對送端風電機組，需要實施耐壓改造，避免因直流故障引發大規模脫網情況。從送端和受端兩個角度對電網架構進行完善，形成有力并網技術支撐體系，能夠加快新能源的并網投產。

2.2 全網調度支撐體系建設

伴隨著新能源項目持續增加，逐漸發展成為電力發電一次能源，還要建立能源互聯網強化各種分布式電源運行管理，確保地區供電負荷和功率能夠保持平衡。

從企業綜合能源服務提供角度來看，還要較快制定調峰輔助服務規則，通過對常規電源調峰進行驅動，增加電網消納的新能源電量。采取“跨省+省內”虛擬儲能調峰模式，借助自備電廠實現虛擬儲能，可以為省內調峰提供支持[5]。建設直流輸電工程配套電源，則能實現跨省調峰。在清潔能源優化配置上，需要加快新增火電和抽水蓄能機組的靈活改造，使電網調峰能力得到有效提高。在調峰供電過程中，實現省際聯絡能夠實現多級調度協同響應，在充分消納新能源的同時，使電網平衡能力得到提升。在不同區域之間，還應實現電網備用共享，形成大電網，利用不同電網錯峰效應對直流輸電進行優化，使電網消納能力得到大幅度提升。

為實現源網荷儲多元協調，需要建設智能電網運行平臺，實現多級互動響應，使可調資源得到聚合，為電網調度提供支持。如圖2所示，利用智慧能源服務系統能夠對信息流和能量流進行一體化管理，根據客戶需求開展清潔能源交易，實現負荷優化控制的同時，實現上級協同調度。利用平臺加強新能源信息預測，并結合負荷側信息和電網運行狀態進行協調控制，能夠使資源調度得到優化，構成多元協調柔性調度體系[6]。利用平臺對分布式儲能、動力汽車等負荷進行控制，輔助削峰填谷可以為新能源提供更大消納空間。利用平臺實現分布式電源“群控群調”，對電源進行分級分類管理，可以通過采集分布式電源運行信息把握區域電源分布差異，通過科學調控確保能源較好融入電網。

圖2 智能電網運行平臺

實際在調度支撐體系建設期間，還要加強新能源預測管理，通過實現電源功率預測評價把握造成誤差的關鍵環節。通過系統分析，能夠確定場站或發電薄弱環節，為電網調度管理提供有力支撐。因此通過加強電網調度評價管理，能夠使體系得到有效完善，為電網調度工作開展提供有力支撐。

2.3 新能源云戰略體系建設

在綜合能源服務供給方面，能源互聯網企業還應通過建設新能源云戰略體系加快轉型，完成全生態開放服務體系建設，借助現代經濟平臺推動電力事業高質量發展[7]。建設云平臺，能夠對電網信息進行全面感知，并通過高效處理為服務供給提供科學依據。在新能源接入環節，能夠實現從生產到消費的全環節管理，通過互聯網實現全流程業務的辦理，推動產業鏈上下游企業的協同發展。

在云戰略體系中，新能源云為核心技術，將對能源互聯網企業主流業務進行貫通，包含規劃計劃、資源消納、用電客戶、政府研究、儲能服務等多個功能模塊，能夠使不同服務需求得到滿足[8]。通過對平臺應用APP和外網PC客戶端軟件進行開發，用戶能夠通過登錄平臺完成各種業務一站式辦理。

平臺能夠為新能源規劃、建設、接入、交易等操作提供支持，同時也可以面向企業、用戶、政府等不同對象提供技術咨詢、結算交易、金融保險等不同服務，形成共贏新能源生態圈。平臺的打造能夠為能源互聯網企業提供設備運行、新能源消納等不同信息服務，使各種新業態隨之產生。在平臺對各種信息資源進行聚合，能夠使企業業務系統及數據得到整合，并且實現云計算、大數據等技術的深度運用，使綜合能源服務新模式得到催生。在平臺支撐下，企業可以加強與設備制造、政府等相關機構、企業的合作，形成友好協同發展布局，共同推動國家能源產業轉型發展。

從發展戰略實施角度來看，能源互聯網企業需要解決新能源接入給電網平穩運行帶來的挑戰。因為分布式電源具有分散性、隨機性等特點，將引發電網波動，導致電網瞬時平衡被打破[9]。建立云平臺為電網管理提供大數據服務，能夠依靠區塊鏈、云計算等各種技術實現電力大數據處理，從中提取有價值的信息，為電網調度、分布式電源接入等各種管理工作開展提供依據。利用平臺環境承載分析功能，可以對區域資源承載信息進行動態監測和評估，為新能源開發提供數據支撐，實現整體布局優化。對風電、水電等各類資源進行監測和評估，能夠為新能源電站建設提供指導，通過科學選址、管理等操作為電源接入奠定良好基礎。針對能源儲備等項目，利用平臺能夠實現常規電源、新能源統一規劃管理，保證不同電源相互協調。平臺電網服務模塊能夠對并網、交易等各種業務進行辦理，通過網絡提供一站式服務提高企業運營效率，同時使業務辦理流程取得規范化發展。

在平臺支撐下，能源互聯網企業能夠與政府、行業協會、上下游企業保持密切互動，提供采購交易、儲能監管、輔助決策、政策研究等各種服務。保持企業之間的互聯互通，能夠使新能源發展速度得到加快，為各類用戶提供智能、便捷、可靠的服務。因此，建設新能源云戰略技術支撐體系，能夠使清潔能源消納部署得到有效落實，通過實現統一調度管理使新能源交易規模得到不斷擴大，為推動綜合能源服務高質量發展提供有力技術支撐。

3 結束語

打造新能源云戰略平臺，提供并網、交易、報裝等一站式服務，能夠全面提升企業服務水平。未來企業還要持續探索能源互聯網建設途徑，從組織、標準等多個方面助力技術支撐體系建設，使低碳高效綜合能源服務體系取得可持續發展，為國家能源安全提供保障。