互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展下的電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目建設(shè)研究

于冰濤，劉文娟

1.天津天智華研電力技術(shù)集團(tuán)股份有限公司，天津 300001

2.北京中恒博瑞數(shù)字電力科技有限公司，北京 100001

0 引言

隨著新能源的大力發(fā)展，需要促進(jìn)清潔能源的規(guī)模化發(fā)展，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，推動(dòng)電力部門的改革[1]。電力供電企業(yè)與電力建設(shè)企業(yè)之間要協(xié)調(diào)發(fā)展清潔能源，通過企業(yè)的共同發(fā)展，打通各個(gè)區(qū)域之間的輸電線路通道，解決市場(chǎng)存在的問題，促進(jìn)清潔能源的發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，其在新能源建設(shè)中的應(yīng)用也越來越多，發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的作用，利用源網(wǎng)絡(luò)配置平臺(tái)，鼓勵(lì)能源市場(chǎng)部門參與交互式的資源分配，加大電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目建設(shè)，才是解決新能源發(fā)展受阻的關(guān)鍵[2]。電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目建設(shè)中，交互管理至關(guān)重要，通過采用現(xiàn)代信息通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)等，運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”的新模式，充分提高負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)響應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)式的雙向交互、平等共享及服務(wù)增值。

1 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展下的電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目的建設(shè)必要性

1.1 應(yīng)對(duì)新挑戰(zhàn)的必然要求

電力企業(yè)在一體化項(xiàng)目建設(shè)方面所面臨的問題更加的復(fù)雜和多元化。其本身的超高壓材料就對(duì)電網(wǎng)安全水平和事故預(yù)防能力提出了更高要求，再加上當(dāng)下新能源及可再生資源的發(fā)展，給電網(wǎng)的安全控制及平穩(wěn)運(yùn)行帶來了極大的挑戰(zhàn)[3]。新時(shí)代，電動(dòng)車的發(fā)展在一定程度上對(duì)電網(wǎng)的交互服務(wù)及協(xié)調(diào)能力提出了新的調(diào)整。互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展對(duì)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化建設(shè)項(xiàng)目之間的信息傳遞也提出了更高的要求。在大環(huán)境及小環(huán)境的變化下，電力企業(yè)的監(jiān)管體系的創(chuàng)新與改革勢(shì)在必行，電力企業(yè)必須跟上時(shí)代的發(fā)展步伐。

1.2 電力系統(tǒng)發(fā)展的必然要求

在電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目建設(shè)中，建立在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的源網(wǎng)荷儲(chǔ)友好交互系統(tǒng)仍是一種新型的系統(tǒng)調(diào)控模式，在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用不多，缺乏相應(yīng)的管理制度及運(yùn)轉(zhuǎn)模式，這也極大地影響了其在電力企業(yè)的應(yīng)用效果[4]。企業(yè)迫切需要改進(jìn)相應(yīng)的管理制度，在互聯(lián)網(wǎng)大力發(fā)展的基礎(chǔ)上，需要深入研究互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展下的電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目建設(shè)中存在的問題，以便更好地推動(dòng)電力系統(tǒng)的發(fā)展。

2 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展下的電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目的建設(shè)措施

2.1 構(gòu)建大規(guī)模源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)管控平臺(tái)系統(tǒng)

源網(wǎng)荷儲(chǔ)的交互式管理需要有相關(guān)程序的支持，重點(diǎn)在于創(chuàng)建一個(gè)交互式的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，通過這個(gè)平臺(tái)進(jìn)行源網(wǎng)荷儲(chǔ)的綜合性管理，其特征主要表現(xiàn)為“互聯(lián)網(wǎng)+清潔能源”。該大規(guī)模源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)管控平臺(tái)系統(tǒng)需要通過“互聯(lián)網(wǎng)+”的新模式，合理規(guī)劃供需互動(dòng)的關(guān)系，確保平臺(tái)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

2.1.1 大規(guī)模供需互動(dòng)系統(tǒng)

通過“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)將各種分布式能源、電動(dòng)汽車、生產(chǎn)和居民用電戶及儲(chǔ)能裝置聯(lián)系在一起，利用大規(guī)模供需互動(dòng)系統(tǒng)中的貨物管理終端管理模塊來分配負(fù)載源，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。特別是發(fā)生漏電或各種事故時(shí)，能夠通過該系統(tǒng)進(jìn)行緊急監(jiān)控[5]。

2.1.2 信息通信系統(tǒng)

集成大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)來創(chuàng)建信息通信系統(tǒng)，集成數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)源，并在電源、網(wǎng)絡(luò)和多個(gè)用戶域上分發(fā)，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)平臺(tái)的銜接，及時(shí)了解電源及各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，方便更改功率點(diǎn)及有關(guān)負(fù)載點(diǎn)的相關(guān)信息。

2.2 構(gòu)建源網(wǎng)荷儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載交互和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)交互

在構(gòu)建交互式管理和控制平臺(tái)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建源網(wǎng)荷儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載交互和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)交互，如圖1 所示[6]。

圖1 源網(wǎng)荷儲(chǔ)交互示意圖

2.2.1 源隨荷動(dòng)

隨著電力系統(tǒng)中資源的分配和平衡策略的應(yīng)用，提高傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組響應(yīng)的能力，以適應(yīng)動(dòng)態(tài)負(fù)載變化。

2.2.2 源網(wǎng)互動(dòng)

通過源網(wǎng)互動(dòng)加強(qiáng)電源與電力市場(chǎng)之間的相互作用；通過應(yīng)用微動(dòng)開關(guān)、交直流輸電技術(shù)等措施，減少新的電涌對(duì)電力穩(wěn)定性的影響；通過調(diào)節(jié)電源、儲(chǔ)能規(guī)模、變壓器的數(shù)量等手段調(diào)整電力市場(chǎng)的需求量。

2.2.3 網(wǎng)荷互動(dòng)

在與用戶簽訂協(xié)議、采取激勵(lì)措施的基礎(chǔ)上，將負(fù)載轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)的可調(diào)節(jié)資源，并根據(jù)電網(wǎng)故障處置和資源平衡的要求進(jìn)行準(zhǔn)確、靈活和實(shí)時(shí)的控制。在實(shí)踐中，按照“誰參與，誰受益”的原則，運(yùn)用雙邊協(xié)議等其他經(jīng)濟(jì)手段積極管理大量負(fù)荷源和參與源[7]。例如，國(guó)網(wǎng)江蘇電力有限公司開發(fā)應(yīng)用了有序用電智能決策系統(tǒng)等多個(gè)平臺(tái)，并且通過日前、日內(nèi)、實(shí)時(shí)和緊急等多種控制策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種負(fù)載的靈活管理。網(wǎng)荷互動(dòng)中互聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮了重要作用，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制功能，并為改善供需匹配精準(zhǔn)度和提高客戶參與體驗(yàn)感提供了強(qiáng)大的支持。

2.2.4 網(wǎng)儲(chǔ)互動(dòng)

網(wǎng)儲(chǔ)互動(dòng)完全再現(xiàn)了節(jié)能裝置的雙向調(diào)節(jié)功能，節(jié)能裝置可以在用電低谷時(shí)作為負(fù)荷充電，在用電高峰時(shí)作為電源輸出電能。快速、強(qiáng)大和準(zhǔn)確的充放電控制功能可以為電網(wǎng)提供峰值調(diào)節(jié)等各種服務(wù)，如調(diào)頻、預(yù)訂和反饋等。在實(shí)踐中，可以通過加快推廣和應(yīng)用電化學(xué)等儲(chǔ)能裝置，充分發(fā)揮其“峰值充電”和“低谷填充”的功能，平滑負(fù)荷曲線，提升電網(wǎng)供電能力和瞬時(shí)平衡能力。

2.3 建立多方共贏激勵(lì)機(jī)制

2.3.1 建立需求側(cè)響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制

積極鼓勵(lì)用戶側(cè)負(fù)荷管理從行政化轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)化，通過經(jīng)濟(jì)手段和專項(xiàng)資金調(diào)整負(fù)荷需求。專項(xiàng)資金專款專用，全部用來補(bǔ)貼實(shí)施需求響應(yīng)的用戶，有效轉(zhuǎn)移最大能耗的負(fù)荷，保證電網(wǎng)安全性并改善電網(wǎng)質(zhì)量[8]。通過互聯(lián)網(wǎng)建立的輸電和配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖2所示，通過接入分布式電源和分布式儲(chǔ)能裝置，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行信息傳遞，從而構(gòu)建更完善的需求側(cè)響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制。

圖2 電網(wǎng)架構(gòu)連接示意圖

2.3.2 建立可中斷負(fù)荷共享有償機(jī)制

建立源網(wǎng)荷儲(chǔ)輔助服務(wù)市場(chǎng)，在與客戶協(xié)商基礎(chǔ)上創(chuàng)建公平公正的合同擔(dān)保系統(tǒng)，將空調(diào)、照明等生產(chǎn)性負(fù)荷和一些不影響系統(tǒng)安全性的非生產(chǎn)性負(fù)荷接入系統(tǒng)，精準(zhǔn)控制負(fù)荷的規(guī)劃、部署、注冊(cè)登記、征用計(jì)劃等全流程，以確保網(wǎng)荷互動(dòng)的有效性。展望未來，有必要更加積極地利用電網(wǎng)的主要作用和平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，將生產(chǎn)側(cè)和消費(fèi)側(cè)結(jié)合起來，并積極促進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)“四位一體”的協(xié)同互動(dòng)。同時(shí)，應(yīng)鼓勵(lì)政府出臺(tái)源網(wǎng)荷儲(chǔ)支持性政策，不斷提高電源和負(fù)荷參與互動(dòng)的積極性，更好地促進(jìn)清潔能源的消納，共同為綠色能源轉(zhuǎn)型提供服務(wù)，推動(dòng)能源生產(chǎn)消費(fèi)的革命。

3 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展下電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目的發(fā)展思路

3.1 加強(qiáng)組織和領(lǐng)導(dǎo)

充分發(fā)揮國(guó)家能源機(jī)構(gòu)的組織和協(xié)調(diào)作用，通過制訂相應(yīng)的國(guó)家和地方能源發(fā)展計(jì)劃，按照“先試點(diǎn)，后推廣”的原則，設(shè)計(jì)各地的能源發(fā)展架構(gòu)，并優(yōu)先考慮將新能源開發(fā)納入國(guó)家發(fā)展。由能源部的領(lǐng)導(dǎo)承擔(dān)主要責(zé)任，接管地方能源部門的領(lǐng)導(dǎo)，并組織分類、研究和演示、評(píng)估和分析、準(zhǔn)備和演示。制訂實(shí)施計(jì)劃，認(rèn)真執(zhí)行國(guó)家能源、電力規(guī)劃，減少化石能源的使用，并進(jìn)一步擴(kuò)大電力供需與可再生能源消耗之間的差異。

3.2 建立協(xié)調(diào)機(jī)制

在規(guī)劃層面，各投資機(jī)構(gòu)積極提供規(guī)劃建議，協(xié)調(diào)前期工作，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃整合。在建設(shè)層面，協(xié)調(diào)不同能源項(xiàng)目，以確保各個(gè)項(xiàng)目同時(shí)進(jìn)行和同時(shí)運(yùn)營(yíng)，并促進(jìn)建設(shè)一體化。在活動(dòng)層面，能源局指示各機(jī)構(gòu)建立管理協(xié)調(diào)機(jī)制，宣傳能源多樣化的意義，并促進(jìn)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)規(guī)則和管理標(biāo)準(zhǔn)的整合。

3.3 加強(qiáng)監(jiān)督和管理

國(guó)家能源局將在活動(dòng)期間和活動(dòng)結(jié)束后指導(dǎo)監(jiān)督機(jī)構(gòu)檢查相關(guān)項(xiàng)目，并向監(jiān)督部門提供有針對(duì)性的反饋意見。國(guó)家能源局和其他相關(guān)執(zhí)法部門，應(yīng)該對(duì)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目建設(shè)過程進(jìn)行監(jiān)督和管理，并且提出指導(dǎo)方針，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問題要及時(shí)督促有關(guān)部門解決。

3.4 建立安全管理機(jī)制

為了保護(hù)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展下電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目建設(shè)的安全性，需要構(gòu)建相關(guān)的安全管理機(jī)制。為電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目建設(shè)中的電源連接、負(fù)載、儲(chǔ)能等構(gòu)建相關(guān)的安全機(jī)制，加強(qiáng)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)過程中的安全管理。

3.5 促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展

互聯(lián)網(wǎng)在電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目建設(shè)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，在源網(wǎng)荷儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)共享等方面發(fā)揮了重要作用[9]。只有確保互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，才能推動(dòng)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目的發(fā)展。

4 總結(jié)

總而言之，我國(guó)的新能源發(fā)展迅速，并且計(jì)劃在2030 年之前達(dá)到碳排放的峰值，于2060 年之前實(shí)現(xiàn)“碳中和”。因此，需要建立一個(gè)低碳、高效、安全的新能源綜合系統(tǒng)，將現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)逐漸向低碳能源方向轉(zhuǎn)型。現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)體系對(duì)新能源的綜合利用和開發(fā)效率不高，基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目建設(shè)對(duì)于提高能源的綜合利用率具有重要的作用。通過文章的分析可知，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展下的電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目的細(xì)節(jié)以及建設(shè)措施較多。在以后的研究中，需要對(duì)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目建設(shè)中互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用展開更深入的分析。