“系統(tǒng)旨在構(gòu)建一種富有彈性的城市電網(wǎng)，把每個(gè)用戶看作一個(gè)電力海綿體，把城市的用電側(cè)部分看作是整體的電力海綿……”在前不久召開的“創(chuàng)想中國(guó)”國(guó)家電網(wǎng)站發(fā)布會(huì)暨國(guó)家電網(wǎng)有限公司科技成果轉(zhuǎn)化推介會(huì)上，來(lái)自國(guó)網(wǎng)上海市電力公司的發(fā)布者，為來(lái)自國(guó)內(nèi)外能源電力科學(xué)一流高校、能源行業(yè)上下游企業(yè)、投資機(jī)構(gòu)等單位的代表們介紹“海綿城市電網(wǎng)”這個(gè)新鮮的概念。

上海市用電負(fù)荷管理中心。邵毅敏 攝

今夏，上海電網(wǎng)用電負(fù)荷最大峰谷差48%，較去年同期增大4%。電力負(fù)荷峰谷差逐年增大，單純依靠供電側(cè)調(diào)節(jié)負(fù)荷愈加艱難。國(guó)網(wǎng)上海電力另辟蹊徑，在用電負(fù)荷管理系統(tǒng)的幫助下開展了需求響應(yīng)試點(diǎn)工作：6月18日實(shí)施105.9萬(wàn)千瓦的正向調(diào)控，實(shí)現(xiàn)填谷;8月17日實(shí)施34.45萬(wàn)千瓦的負(fù)向調(diào)控，實(shí)現(xiàn)削峰。國(guó)網(wǎng)上海電力完成的試點(diǎn)雙向調(diào)控，為全力打造“海綿城市電網(wǎng)”積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

負(fù)荷峰谷差大

“尖峰”時(shí)刻不長(zhǎng)

上世紀(jì)90年代，上海電網(wǎng)一度出現(xiàn)120萬(wàn)千瓦的用電缺口。為了確保大電網(wǎng)安全，調(diào)度只能采用拉閘斷電的“終極”手段。那么，如何才能實(shí)現(xiàn)負(fù)荷管理的“軟著陸”呢?1996年，國(guó)網(wǎng)上海電力終于找到了一套可行的方法——依托用電負(fù)荷管理系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)和控制城市的電力負(fù)荷。

經(jīng)過(guò)22年的建設(shè)，上海市用電負(fù)荷管理系統(tǒng)已擁有1個(gè)主站、14個(gè)通信基站、近28500臺(tái)負(fù)荷管理終端，基本覆蓋了上海電網(wǎng)10千伏及以上電力客戶。目前，系統(tǒng)最高負(fù)荷監(jiān)測(cè)能力和可控能力分別可以達(dá)到1450萬(wàn)千瓦和370萬(wàn)千瓦。據(jù)介紹，1996年至今，該系統(tǒng)共限電301次，累計(jì)限電負(fù)荷達(dá)2612萬(wàn)千瓦。目前，系統(tǒng)功能已全部達(dá)到公司用電信息采集系統(tǒng)功能要求，具備負(fù)荷實(shí)時(shí)采集及遠(yuǎn)程控制功能。

上海電網(wǎng)面臨峰谷差逐年增大的問(wèn)題。過(guò)大的峰谷差，造成本地機(jī)組頻繁晝開夜停，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全性，限制了低谷輕負(fù)荷時(shí)段對(duì)區(qū)外清潔能源的消納，影響了電網(wǎng)運(yùn)行方式的安排。此外，負(fù)荷“尖峰”累計(jì)時(shí)間不長(zhǎng)也是一個(gè)問(wèn)題。2013年至2017年，單一自然年中，占上海電網(wǎng)最大負(fù)荷95%以上的負(fù)荷持續(xù)時(shí)間一般在20小時(shí)左右。今年以來(lái)，3000萬(wàn)千瓦及以上的用電負(fù)荷僅維持5小時(shí)。多達(dá)18%的本地電網(wǎng)供電能力在99.94%的時(shí)間處于閑置狀態(tài)。

為滿足短暫的“尖峰”需求而投入電網(wǎng)建設(shè)成本并不經(jīng)濟(jì)。既然“供”不能隨意增加，那就要在“需”上做文章。2014年，一種全新的“認(rèn)購(gòu)模式”在上海負(fù)荷管理系統(tǒng)中應(yīng)運(yùn)而生。“認(rèn)購(gòu)模式”允許部分大客戶自由交易削減的負(fù)荷指標(biāo)，實(shí)施主動(dòng)需求響應(yīng)。

根據(jù)上海市經(jīng)信委需求響應(yīng)試點(diǎn)工作方案，國(guó)網(wǎng)上海電力選取了超過(guò)30家工業(yè)客戶、50家商業(yè)或樓宇客戶作為試點(diǎn)單位，并對(duì)以上客戶進(jìn)行了歷史數(shù)據(jù)分析和負(fù)荷變化跟蹤，為需求響應(yīng)試點(diǎn)工作提供數(shù)據(jù)支撐。強(qiáng)大的上海市用電負(fù)荷管理系統(tǒng)，為需求響應(yīng)試點(diǎn)工作提供了技術(shù)保障。

客戶“主動(dòng)舉手”

響應(yīng)負(fù)荷填谷

以往，上海市開展的電力需求側(cè)響應(yīng)工作都是以電力公司為主導(dǎo)，客戶“被點(diǎn)名”，而現(xiàn)在的需求響應(yīng)多是客戶“主動(dòng)舉手”，自覺參與。

今年6月18日零點(diǎn)鐘聲剛過(guò)，一場(chǎng)電網(wǎng)填谷行動(dòng)在申城悄然開始。在位于浦東東方路的上海兒童醫(yī)學(xué)中心里，上海首個(gè)采用冰蓄冷超低溫技術(shù)的中央空調(diào)系統(tǒng)啟動(dòng)制冰，3臺(tái)螺桿制冰機(jī)全部投入運(yùn)行;同一時(shí)刻，在位于國(guó)江路的公交充電站內(nèi)，70臺(tái)大功率直流充電樁啟動(dòng)約時(shí)充電……

這是國(guó)網(wǎng)上海電力首次實(shí)施大規(guī)模填谷式電力負(fù)荷需求響應(yīng)。整個(gè)行動(dòng)從18日零時(shí)持續(xù)至6時(shí)15分，期間共有88戶自主申報(bào)客戶、5家負(fù)荷集成商參與，涵蓋工業(yè)生產(chǎn)移峰、自備電廠、冷熱電三聯(lián)供、冰蓄冷空調(diào)機(jī)組、電力儲(chǔ)能設(shè)施、公共充電站、小區(qū)直供充電樁等全類型可控負(fù)荷。此次負(fù)荷需求響應(yīng)最大提升負(fù)荷105.93萬(wàn)千瓦，響應(yīng)時(shí)段平均填谷負(fù)荷87.28萬(wàn)千瓦，填谷負(fù)荷量占夜間電網(wǎng)低谷負(fù)荷總量的8.42%。

大規(guī)模填谷式電力負(fù)荷需求響應(yīng)的成功實(shí)施，不僅直接而有效地平衡了電力負(fù)荷，緩解低谷時(shí)段電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)壓力，也為今后加強(qiáng)需求響應(yīng)精細(xì)化管理，完善可再生能源消納機(jī)制，促進(jìn)節(jié)能減排做出了有益的探索和嘗試。

具備雙向調(diào)控能力

打造“海綿城市電網(wǎng)”

“我們?cè)跇?gòu)思一個(gè)‘負(fù)荷海綿城市’的理念，這將為我們的負(fù)荷管理開辟一條新的道路。”上海市用電負(fù)荷管理中心趙建立說(shuō)。

海綿是有彈性的，可以在干的時(shí)候吸收水分，也可以在有水分的時(shí)候擠出水。如果將每個(gè)電力客戶都看作是一塊小負(fù)荷海綿，那整個(gè)城市的用電側(cè)就是一塊大負(fù)荷海綿，在用電負(fù)荷管理系統(tǒng)的統(tǒng)籌下，負(fù)荷海綿就可以有效參與電網(wǎng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)“需求彈性，協(xié)同供需”。

8月17日12時(shí)至13時(shí)，國(guó)網(wǎng)上海電力在當(dāng)日負(fù)荷高峰時(shí)段成功實(shí)施削峰需求響應(yīng)。本次需求響應(yīng)正值臺(tái)風(fēng)“溫比亞”影響上海，市場(chǎng)化負(fù)荷調(diào)節(jié)在構(gòu)建特大城市安全應(yīng)急體系建設(shè)中的潛力，以及在臺(tái)風(fēng)等突發(fā)災(zāi)害情況下上海地區(qū)用電側(cè)負(fù)荷應(yīng)急需求的響應(yīng)能力得到充分驗(yàn)證。這標(biāo)志著上海“海綿城市電網(wǎng)”規(guī)模化雙向負(fù)荷調(diào)控能力已初步具備。

今夏，國(guó)網(wǎng)上海電力開展了三次不同規(guī)模、不同類型需求響應(yīng)試點(diǎn)，探索構(gòu)建需求響應(yīng)優(yōu)先、有序用電保底的需求側(cè)管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了全類型城市可控負(fù)荷資源的全面覆蓋。

為了不斷完善電力負(fù)荷管理手段，破解電力“供”與“用”之間的難題，國(guó)網(wǎng)上海電力正在探索一條負(fù)荷管理市場(chǎng)化交易的道路，使負(fù)荷管理由行政干預(yù)轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌?chǎng)調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)需求方電力負(fù)荷的市場(chǎng)化。