能源互聯(lián)網企業(yè)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(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)展的方向轉型。而實現(xiàn)多種能源協(xié)同發(fā)展，還要完成相應服務技術支撐體系建設，確保電力系統(tǒng)能夠維持安全、可靠運行。

1 國內外綜合能源服務發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外綜合能源服務發(fā)展情況

在國際能源署發(fā)布的《全球電力行業(yè)回顧2020》等報告中，明確提出2019年全球化石能源合計發(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(fā)電量將達到全國的80%[2]。

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

1.2 國內綜合能源服務發(fā)展情況

在歐美燃煤發(fā)電量有所減少的同一時期，中國2019年燃煤發(fā)電量增長1.7%，達到全球燃煤發(fā)電總量50.2%。但實際上，中國新能源發(fā)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(xiàn)這種反差，不僅與中國電力消費量持續(xù)增長有關，也與新能源在電力系統(tǒng)中的接入比例不高有關。從新能源發(fā)電消納情況來看，風電、太陽能發(fā)電等裝機主要分布在能源利用率超95%的省份，如太陽能發(fā)電裝機主要在青海、甘肅等地，并在當地消納。單純依靠發(fā)電地實現(xiàn)能源消納，將導致能源互聯(lián)網企業(yè)面臨著協(xié)調運行、電力系統(tǒng)技術升級等困境，難以實現(xiàn)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(yōu)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(fā)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(zhàn)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(qū)發(fā)電情況進行深入調查基礎上，面對電源側13種發(fā)電類型和高達35.7%外來電比例，通過增強電網彈性實現(xiàn)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(lián)網為載體，運用“大云物移智鏈”技術為電網賦能，實現(xiàn)發(fā)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(tài)增容、斷面限額等狀態(tài)分析，實現(xiàn)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(xiàn)協(xié)調控制，對可控負荷類型和規(guī)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(xiàn)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(xiàn)邊界校核、敏感分析等操作，實現(xiàn)結果比對和跨區(qū)域的網絡鏈接。通過對本地和協(xié)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(jié)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(fā)大規(guī)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(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)網強化各種分布式電源運行管理，確保地區(qū)供電負荷和功率能夠保持平衡。

從企業(yè)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(guī)則，通過對常規(guī)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(xiàn)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(xiàn)跨省調峰。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(xiàn)省際聯(lián)絡能夠實現(xiàn)多級調度協(xié)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(qū)域之間，還應實現(xiàn)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(yōu)化，使電網消納能力得到大幅度提升。

為實現(xiàn)源網荷儲多元協(xié)調，需要建設智能電網運行平臺，實現(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)負荷優(yōu)化控制的同時，實現(xiàn)上級協(xié)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(tài)進行協(xié)調控制，能夠使資源調度得到優(yōu)化，構成多元協(xié)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(xiàn)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(qū)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(xiàn)電源功率預測評價把握造成誤差的關鍵環(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(zhàn)略體系建設

在綜合能源服務供給方面，能源互聯(lián)網企業(yè)還應通過建設新能源云戰(zhàn)略體系加快轉型，完成全生態(tài)開放服務體系建設，借助現(xiàn)代經濟平臺推動電力事業(yè)高質量發(fā)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(huán)節(jié)，能夠實現(xiàn)從生產到消費的全環(huán)節(jié)管理，通過互聯(lián)網實現(xiàn)全流程業(yè)務的辦理，推動產業(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，將對能源互聯(lián)網企業(yè)主流業(yè)務進行貫通，包含規(guī)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(fā)，用戶能夠通過登錄平臺完成各種業(yè)務一站式辦理。

平臺能夠為新能源規(guī)劃、建設、接入、交易等操作提供支持，同時也可以面向企業(yè)、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(tài)圈。平臺的打造能夠為能源互聯(lián)網企業(yè)提供設備運行、新能源消納等不同信息服務，使各種新業(yè)態(tài)隨之產生。在平臺對各種信息資源進行聚合，能夠使企業(yè)業(yè)務系統(tǒng)及數據得到整合，并且實現(xiàn)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(yè)可以加強與設備制造、政府等相關機構、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業(yè)轉型發(fā)展。

從發(fā)展戰(zhàn)略實施角度來看，能源互聯(lián)網企業(yè)需要解決新能源接入給電網平穩(wěn)運行帶來的挑戰(zhàn)。因為分布式電源具有分散性、隨機性等特點，將引發(fā)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(qū)塊鏈、云計算等各種技術實現(xiàn)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(huán)境承載分析功能，可以對區(qū)域資源承載信息進行動態(tài)監(jiān)測和評估，為新能源開發(fā)提供數據支撐，實現(xiàn)整體布局優(yōu)化。對風電、水電等各類資源進行監(jiān)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(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。平臺電網服務模塊能夠對并網、交易等各種業(yè)務進行辦理，通過網絡提供一站式服務提高企業(yè)運營效率，同時使業(yè)務辦理流程取得規(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。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。因此，建設新能源云戰(zhàn)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(xiàn)統(tǒng)一調度管理使新能源交易規(guī)模得到不斷擴大，為推動綜合能源服務高質量發(fā)展提供有力技術支撐。

3 結束語

打造新能源云戰(zhàn)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(yè)服務水平。未來企業(yè)還要持續(xù)探索能源互聯(lián)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(xù)發(fā)展，為國家能源安全提供保障。