國網(wǎng)寧夏電力基于“互聯(lián)網(wǎng)+能源系統(tǒng)”平臺，提出解決調(diào)峰問題和實現(xiàn)新能源最大消納的全新思路。憑借工業(yè)大用戶負荷占比高、調(diào)峰空間大的優(yōu)勢，以突破新能源消納瓶頸為目標，以發(fā)輸配用全環(huán)節(jié)互動為手段，提出了互動機制，搭建了互動平臺，在能源未知領(lǐng)域先行先試，為未來“互聯(lián)網(wǎng)+能源系統(tǒng)”發(fā)展及實現(xiàn)全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略落地提供了可靠的理論依據(jù)和實驗數(shù)據(jù)。
近日，由國家科技部立項，國網(wǎng)寧夏電力公司牽頭、多所院校及企業(yè)共同參與的科研項目《以多環(huán)節(jié)綜合互動為特征的智能電網(wǎng)綜合示范工程》順利通過驗收。該項目依托能源互聯(lián)網(wǎng)在寧夏的建設(shè)，實現(xiàn)電網(wǎng)多環(huán)節(jié)互動，為解決新能源有效消納提供了全新的方法，具有極其重大的指導意義。
革故鼎新破解新能源消納難題
近幾年，風電、光伏等新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，尤其在華北、西北和東北等風光資源富集地區(qū)。數(shù)據(jù)顯示，截至4月底，寧夏新能源裝機達到1178.5萬千瓦，同比增長68.96%，占全網(wǎng)總裝機容量的39.69%，總量居全國第4位。其中，風電裝機832萬，同比增長69.09%，占到全網(wǎng)總裝機28.03%。按照自治區(qū)能源電力發(fā)展規(guī)劃，到2020年自治區(qū)新能源裝機將達到2100萬千瓦，其中風電達到1100萬千瓦、光伏達到1000萬千瓦。
“寧夏電網(wǎng)新能源裝機呈爆發(fā)式增長，新能源裝機容量處于超常規(guī)增長，要實現(xiàn)大規(guī)模、高比例并網(wǎng)，電網(wǎng)將面臨安全運行和調(diào)峰消納兩大難題?！眹W(wǎng)寧夏電力相關(guān)負責人說。為最大可能地消納新能源，近幾年來，國網(wǎng)寧夏電力通過750千伏堅強主環(huán)網(wǎng)、開發(fā)新能源功率預測系統(tǒng)、新能源功率控制系統(tǒng)等舉措，在安全運行方面逐步解決了新能源并網(wǎng)及消納帶來的壓力，但在調(diào)峰消納方面，技術(shù)領(lǐng)域依然存在挑戰(zhàn)。
作為解決調(diào)峰問題和實現(xiàn)新能源最大消納的全新思路，國網(wǎng)寧夏電力依靠寧夏作為全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的重要支點，大力推進建設(shè)及運行多條特高壓電力外送通道。同時，該公司也是智能電網(wǎng)綜合集成示范基地，具有新能源裝機比例高、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)緊湊規(guī)模適中等特點，具備發(fā)輸配用儲微全面互動的優(yōu)勢。為此，該公司展開以激發(fā)各種用戶潛力為手段的多環(huán)節(jié)互動措施的課題研究。
電網(wǎng)多環(huán)節(jié)互動，是指充分調(diào)動發(fā)電、輸電、配電、用電、儲能、微電網(wǎng)之間的全環(huán)節(jié)雙向互動，包括：常規(guī)能源與集中式新能源的互動，集中式新能源與用戶的互動，配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)的互動，及配電網(wǎng)運行與分布式電源和負荷的互動。以多環(huán)節(jié)綜合互動為特征的智能電網(wǎng)綜合示范工程，即通過多環(huán)節(jié)綜合互動手段調(diào)動多種調(diào)峰資源，促進新能源消納的研究課題。課題以發(fā)、輸、配、用電等各環(huán)節(jié)全面互動為主體，圍繞電網(wǎng)全面互動的運行模式、關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵系統(tǒng)研發(fā)、集成及示范工程建設(shè)等4個方面展開。為此，國網(wǎng)寧夏電力著手建設(shè)輸電網(wǎng)調(diào)度、配電網(wǎng)調(diào)度、電力負荷調(diào)度平臺，同時建設(shè)完成了以區(qū)調(diào)度中心、銀川配電網(wǎng)調(diào)度、銀川大用戶調(diào)度為一體的寧夏自治區(qū)智能電網(wǎng)綜合集成示范工程。
互動電網(wǎng)建設(shè)以“全面互動化”為總體目標，利用不同層次的互動機制，充分協(xié)調(diào)電網(wǎng)不同運行環(huán)節(jié)參與電網(wǎng)調(diào)度運行的意愿，實現(xiàn)全網(wǎng)資源分配的最優(yōu)化和全網(wǎng)效益的最大化。考慮寧夏地區(qū)電網(wǎng)工業(yè)大負荷為主的實際情況，以新能源消納最大為目標，設(shè)計常規(guī)電源—大規(guī)模新能源，區(qū)域電網(wǎng)與區(qū)域電網(wǎng)，電網(wǎng)與用戶，用戶與分布式電源之間的互動控制策略，將區(qū)域電網(wǎng)的多環(huán)節(jié)互動運行分為發(fā)輸環(huán)節(jié)與配用電環(huán)節(jié)兩個部分。在電網(wǎng)互動運行模式和關(guān)鍵技術(shù)方面，國網(wǎng)寧夏電力提出了兩類互動機制：基于激勵的互動機制，提出了以用戶用電模式調(diào)整為核心的互動機制；基于電價的互動機制，提出了基于有效容量成本的電價和動態(tài)峰谷電價機制。同時將兩類互動機制在年度、月度、日前和實時4個不同時間尺度下進行互動，提出互動能力與效果評估方法，從電源、電網(wǎng)和負荷的角度，全方位量化了多環(huán)節(jié)電網(wǎng)互動效果。
先行先試新成果助推智慧能源發(fā)展
基于成熟理論研究，國網(wǎng)寧夏電力牽頭開展了關(guān)鍵系統(tǒng)研發(fā)，設(shè)計出由發(fā)輸調(diào)度互動系統(tǒng)、互動用戶調(diào)度系統(tǒng)、互動能力及效果評估系統(tǒng)、互動數(shù)據(jù)接口系統(tǒng)組成的互動運行管理平臺。該平臺與輸電網(wǎng)調(diào)度、配電網(wǎng)調(diào)度、電力負荷調(diào)度平臺互聯(lián)互通，全面實現(xiàn)了發(fā)輸配用一體化的綜合調(diào)度，并加快了示范工程的建設(shè)。
4月28日，國網(wǎng)寧夏電力調(diào)控中心當值調(diào)度員蘇波通過新能源功率預測系統(tǒng)及系統(tǒng)負荷預測信息，預估當天12時~14時間火電達到出力下限時，仍有182.7兆瓦時的新能源無法消納。此時，發(fā)輸調(diào)度互動系統(tǒng)啟動多環(huán)節(jié)互動計劃編制，并向3家直供大用戶下發(fā)互動需求信息。
3家直供大用戶根據(jù)收到的互動需求信息及自身用電實際，向發(fā)輸調(diào)度互動系統(tǒng)反饋可接受的3種用電模式及對應(yīng)的用電調(diào)整成本。發(fā)輸調(diào)度互動系統(tǒng)收集到大用戶互動意愿信息后，開始編制日前互動預調(diào)度計劃并開展安全校核，同時配電網(wǎng)層面互動啟動，并向互動用戶調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)互動需求信息。隨后，互動用戶調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)上次互動信息，向發(fā)輸調(diào)度互動系統(tǒng)申報了兩種互動意愿，同時向5家配電網(wǎng)用戶下發(fā)了申報指導信息。
最終，經(jīng)過發(fā)輸調(diào)度互動系統(tǒng)及互動用戶調(diào)度系統(tǒng)的反饋與協(xié)調(diào)，兩家直供大用戶及各配電網(wǎng)用戶，按照日前互動調(diào)度計劃進行了互動。互動能力及效果評估系統(tǒng)根據(jù)實際互動效果，計算得出發(fā)輸環(huán)節(jié)棄風光率、單位電量發(fā)電成本、線路負載率和峰谷差，配用環(huán)節(jié)舒適度、信用度、負荷率、和效益系數(shù)等指標。經(jīng)測算，當天產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益31.7萬元。
“若在寧夏全區(qū)推廣，從2015年3月24日系統(tǒng)閉環(huán)運行至2017年年底，預計將累計節(jié)約發(fā)電成本4362萬元，節(jié)約啟停成本1.5億元，產(chǎn)生經(jīng)濟效益7.31億元，累計創(chuàng)造的直接經(jīng)濟效益將達到9.29億元。”課題組成員、國網(wǎng)寧夏電力調(diào)控中心總工程師項麗非常看好這一研究成果推廣應(yīng)用所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。
通過實踐，以多環(huán)節(jié)綜合互動為特征的智能電網(wǎng)綜合示范工程不僅建立了互動電網(wǎng)運行的新模式，而且首次在國內(nèi)以最小的成本實現(xiàn)常規(guī)電源、集中式新能源與分布式發(fā)電的互動，實現(xiàn)配電網(wǎng)運行與分布式電源和負荷的互動，實現(xiàn)配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)的互動。
