江蘇大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)示范工程

2019年1月，國家能源局發(fā)布通知，開展“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源（能源互聯(lián)網(wǎng)）示范項目驗收工作。截至目前，能夠如期完成的項目大部分已通過驗收或即將驗收，通過驗收的項目各具特色。

項目名稱

江蘇大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)示范工程

項目背景

我國電力系統(tǒng)面臨兩大現(xiàn)實難題：一是清潔能源發(fā)展迅速但消納不足，清潔能源安全傳輸對電網(wǎng)的壓力增大；二是清潔能源的波動性疊加用戶負(fù)荷的不確定性帶來電網(wǎng)供需平衡問題突出。作為受端的江蘇電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行壓力增大，投入巨資建設(shè)年利用小時低的調(diào)峰電廠將會造成社會資源的極大浪費。

啟動時間

2016年8月 驗收時間 2019年5月6日

達成目標(biāo)

目標(biāo)是“變革電網(wǎng)互動模式，將傳統(tǒng)單一的源隨荷動模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤措S荷動、荷隨網(wǎng)動’的友好互動模式，建立全時間尺度大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動技術(shù)體系”。

專家評價

周孝信院士：“項目應(yīng)用了基于‘互聯(lián)網(wǎng)+’市場模式的源網(wǎng)荷儲運營機制，實現(xiàn)非工業(yè)柔性調(diào)控2715戶，工業(yè)剛性調(diào)控1726戶，主動需求響應(yīng)20.8萬戶的接入，通過需求側(cè)響應(yīng)激勵機制，可中斷負(fù)荷商業(yè)化運營機制，引導(dǎo)電力市場主體積極參與產(chǎn)業(yè)鏈上下游的互動，為提升整個產(chǎn)業(yè)鏈的經(jīng)濟效益和社會效益奠定基礎(chǔ)?！?/p>

“江蘇大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)示范工程”是國家能源局公布的首批“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源（能源互聯(lián)網(wǎng)）55個示范項目之一，是示范項目中“基于靈活性資源的能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目”2個之一。項目由國網(wǎng)江蘇省電力有限公司申報，2016年8月啟動，目標(biāo)是“變革電網(wǎng)互動模式，將傳統(tǒng)單一的源隨荷動模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤措S荷動、荷隨網(wǎng)動’的友好互動模式，建立全時間尺度大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動技術(shù)體系”。項目于5月6日正式通過驗收。

“一方面能將用戶側(cè)分散的海量可中斷負(fù)荷集中起來進行精準(zhǔn)控制，在特高壓電網(wǎng)故障等應(yīng)急場景中，通過毫秒級、秒級精準(zhǔn)負(fù)荷控制手段，保障電網(wǎng)在應(yīng)急場景下的瞬時、短時平衡；另一方面，通過電網(wǎng)與電源、負(fù)荷三者的友好互動方式，對用戶側(cè)空調(diào)、電動汽車、儲能等柔性負(fù)荷進行調(diào)控，保障電網(wǎng)在非應(yīng)急場景下的時段平衡，實現(xiàn)削峰填谷?！苯K電力營銷部市場處處長楊斌告訴記者。

隨時可中斷的用電和柔性調(diào)控空調(diào)

位于江蘇省南京市中心的珠江壹號是一座集商場、賓館、寫字樓為一體的大型綜合體。在金鷹天地購物中心總配電房內(nèi)，一個像冰箱大小的柜子便是智能網(wǎng)荷互動終端。通過這種終端，江蘇電網(wǎng)可毫秒級切除客戶負(fù)荷，使電網(wǎng)脫離緊急事故。

珠江壹號用電典型負(fù)荷約為4500千瓦。通過互動終端接入可中斷回路0.4千伏出線6回，可控負(fù)荷達1800千瓦，可中斷負(fù)荷占用電負(fù)荷比例約為40%。

智能網(wǎng)荷互動終端是“江蘇大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)”中“大規(guī)模源網(wǎng)荷精準(zhǔn)負(fù)荷控制子系統(tǒng)”安裝在用戶側(cè)的部分?！按笠?guī)模源網(wǎng)荷精準(zhǔn)負(fù)荷控制子系統(tǒng)”是“江蘇大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)”中面向應(yīng)急場景的子系統(tǒng)，共設(shè)置4個控制主站，16個控制子站，主要功能是統(tǒng)計本終端可切負(fù)荷總量并上送至對應(yīng)控制子站，并執(zhí)行切負(fù)荷命令。據(jù)介紹，源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)要求用戶側(cè)終端能夠毫秒級切除用戶可中斷負(fù)荷。

“在推動清潔能源發(fā)展的背景下，我國電力系統(tǒng)面臨兩大現(xiàn)實難題：一是清潔能源發(fā)展迅速但消納不足，清潔能源安全傳輸對電網(wǎng)的壓力增大；二是清潔能源的波動性疊加用戶負(fù)荷的不確定性帶來電網(wǎng)供需平衡問題突出。作為受端的江蘇電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行壓力增大，投入巨資建設(shè)年利用小時低的調(diào)峰電廠將會造成社會資源的極大浪費?！睏畋蠼榻B說，“江蘇大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)示范工程”就是基于這種背景而建立的。

“近年來，江蘇空調(diào)負(fù)荷高速增長，已成為夏（冬）季負(fù)荷尖峰的主要因素。2018年，江蘇全省最高負(fù)荷達到10288萬千瓦，其中空調(diào)負(fù)荷占比36%，而南京地區(qū)空調(diào)負(fù)荷更是高達50%?！睏畋笳f。

在珠江壹號的空調(diào)監(jiān)控平臺上記者看到，寫字樓空調(diào)系統(tǒng)一共接入了冷水機組2臺、冷凍水及冷卻水泵4臺、冷卻塔6臺。以上設(shè)備滿負(fù)荷時功率約為1000千瓦，柔性調(diào)控最大可控負(fù)荷約為300千瓦。

基于空調(diào)削峰子系統(tǒng)，2017年7月25日，江蘇電網(wǎng)通過主站調(diào)控空調(diào)負(fù)荷用戶參與需求響應(yīng)1497戶（中央空調(diào)+分散空調(diào)），用戶空調(diào)負(fù)荷降低24萬千瓦。珠江壹號參與了當(dāng)日13時~13時30分的實時需求響應(yīng)，合計降低負(fù)荷386.14千瓦，獲得激勵收益11584.2元。

多時間尺度可靈活組合的負(fù)荷控制

“江蘇大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)示范工程”建立了一個龐大的系統(tǒng)。它通過創(chuàng)建“源隨荷動、荷隨網(wǎng)動”的大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動模式，從電網(wǎng)態(tài)勢感知技術(shù)、優(yōu)化決策技術(shù)、協(xié)調(diào)控制技術(shù)、負(fù)荷恢復(fù)技術(shù)、用戶負(fù)荷感知技術(shù)、負(fù)荷預(yù)測、柔性調(diào)控技術(shù)以及效果評估技術(shù)等方面進行研究，構(gòu)建了面向應(yīng)急場景與非應(yīng)急場景的兩種響應(yīng)模式。

面向應(yīng)急場景的子系統(tǒng)由適應(yīng)毫秒級和秒級的大規(guī)模源網(wǎng)荷精準(zhǔn)負(fù)荷控制子系統(tǒng)和智能網(wǎng)荷互動終端構(gòu)成。通過對工業(yè)和商業(yè)用戶的改造，在感知電網(wǎng)相關(guān)故障后，通過全網(wǎng)協(xié)調(diào)控制和負(fù)荷快速響應(yīng)實現(xiàn)電網(wǎng)瞬時平衡。

面向非應(yīng)急場景，開發(fā)了空調(diào)削峰子系統(tǒng)及需求響應(yīng)子系統(tǒng)?？照{(diào)削峰子系統(tǒng)通過需求響應(yīng)終端對工商業(yè)非工空調(diào)進行動態(tài)感知和分鐘級柔性調(diào)控。針對工業(yè)和居民用戶，需求響應(yīng)子系統(tǒng)可以引導(dǎo)簽約用戶參與電網(wǎng)互動，實現(xiàn)小時、日內(nèi)或日前的需求響應(yīng)。

據(jù)介紹，源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)建設(shè)中，最大難點在于如何協(xié)助用戶將可中斷負(fù)荷細(xì)分并接入源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)。為此，江蘇電力深入研究用戶側(cè)各類負(fù)荷特性，挖掘可中斷負(fù)荷價值，將空調(diào)、照明、工業(yè)非連續(xù)性生產(chǎn)負(fù)荷納入可中斷負(fù)荷范圍，該類負(fù)荷中斷不會對用戶生產(chǎn)生活造成實質(zhì)影響。

2017年5月24日，項目組進行了錦蘇直流實切驗證，人工閉鎖直流303萬千瓦。共有233戶用戶參與了實切驗證，江蘇精準(zhǔn)切負(fù)荷系統(tǒng)動作準(zhǔn)確率100%，245毫秒內(nèi)切除全部參與簽約用戶，共計25.5萬千瓦，與華東頻率控制系統(tǒng)一起迅速填補了錦蘇特高壓直流閉鎖造成的有功功率缺失，驗證了大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)保障大電網(wǎng)安全的有效性。

截至目前，在負(fù)荷控制領(lǐng)域，江蘇省已完成工業(yè)用戶源網(wǎng)荷改造1726戶，完成非工空調(diào)改造2715戶，居民主動需求響應(yīng)改造20.8萬戶；在負(fù)荷控制能力提升方面，實現(xiàn)秒級可中斷負(fù)荷376萬千瓦，毫秒級可中斷負(fù)荷260萬千瓦，各項指標(biāo)均遠超申報書要求。

在2018年春節(jié)期間，基于需求響應(yīng)子系統(tǒng)，江蘇電力組織國內(nèi)最大規(guī)模“填谷”需求響應(yīng)，單次最大提升低谷用電負(fù)荷168萬千瓦，3日累計提升低谷用電負(fù)荷928萬千瓦，促進新能源消納7424萬千瓦時。2018年10月1~3日，江蘇電力開展國內(nèi)首次通過競價模式的填谷電力需求響應(yīng)，在凌晨和腰荷兩個時段的平均響應(yīng)負(fù)荷分別達到59.68萬千瓦和79.93萬千瓦，最大提升低谷用電142萬千瓦，通過競價方式節(jié)約激勵資金67.5萬元。

建立兩種場景合理可行的商業(yè)模式

“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源首批示范項目除了先進的技術(shù)架構(gòu)外，產(chǎn)業(yè)化和經(jīng)濟社會效益也是考察的重點內(nèi)容之一。

江蘇電力針對應(yīng)急場景與非應(yīng)急場景下的源網(wǎng)荷互動形式制定了合理可行的商業(yè)模式，在政府部門的監(jiān)督下，電網(wǎng)公司負(fù)責(zé)運營資金池，通過主動需求響應(yīng)的尖峰電價機制獲得收益，并用于補償主動需求響應(yīng)的可中斷負(fù)荷機制、精準(zhǔn)切負(fù)荷機制與柔性負(fù)荷調(diào)控機制的支出。

“面向應(yīng)急場景商業(yè)模式，我們綜合考慮了企業(yè)與用戶的接受程度，針對切負(fù)荷時間及用戶損失，制定了切負(fù)荷的激勵標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)負(fù)荷中斷持續(xù)時間在0~10分鐘時，激勵標(biāo)準(zhǔn)為20元/千瓦；當(dāng)中斷持續(xù)時間為10~30分鐘時，激勵標(biāo)準(zhǔn)為50元/千瓦；若中斷持續(xù)時間為30~60分鐘時，激勵標(biāo)準(zhǔn)則為100元/千瓦。

截至目前，全省已簽訂源網(wǎng)荷友好互動協(xié)議1726份，累計支付激勵資金537.35萬元。”楊斌說。

面向非應(yīng)急場景的友好互動商業(yè)模式則分為柔性負(fù)荷調(diào)控與主動需求響應(yīng)兩種形式。其中，柔性負(fù)荷調(diào)控商業(yè)模式是通過市場化方式引導(dǎo)用戶削減或轉(zhuǎn)移尖峰用電需求。據(jù)悉，柔性負(fù)荷調(diào)控激勵標(biāo)準(zhǔn)分三個類別：小于等于60分鐘，電價標(biāo)準(zhǔn)為30元/千瓦；60~120分鐘為36元/千瓦；大于等于120分鐘為45元/千瓦。

主動需求響應(yīng)商業(yè)模式分為面向工商業(yè)用戶與居民用戶兩種。其中面向工商業(yè)用戶的商業(yè)模式包括尖峰電價機制與可中斷負(fù)荷機制。尖峰電價機制一般在每年七八月份執(zhí)行，當(dāng)日最高氣溫超過35攝氏度（不含），針對315千伏安及以上大工業(yè)用戶，在10時~11時，在原價格基礎(chǔ)上，每千瓦時增收0.1元?？芍袛嘭?fù)荷電價政策是針對通過需求響應(yīng)臨時性減少的可中斷負(fù)荷，按照其響應(yīng)類型和響應(yīng)速度實行可中斷負(fù)荷電價激勵。

“項目應(yīng)用了基于‘互聯(lián)網(wǎng)+’市場模式的源網(wǎng)荷儲運營機制，實現(xiàn)非工業(yè)柔性調(diào)控2715戶，工業(yè)剛性調(diào)控1726戶，主動需求響應(yīng)20.8萬戶的接入，通過需求側(cè)響應(yīng)激勵機制，可中斷負(fù)荷商業(yè)化運營機制，引導(dǎo)電力市場主體積極參與產(chǎn)業(yè)鏈上下游的互動，為提升整個產(chǎn)業(yè)鏈的經(jīng)濟效益和社會效益奠定基礎(chǔ)?！币灾袊茖W(xué)院周孝信院士為組長的驗收組在“通過驗收”的意見中評價說。

據(jù)介紹，截至2018年底，三期項目工程資金總投資14.6億元，可獲經(jīng)濟效益達453.66億元，其中直接經(jīng)濟效益（新增售電效益）2.33億元，間接效益（包括可避免容量成本、可避免輸配電網(wǎng)成本）達451.33億元。