中國儲能網(wǎng)訊：2017年入夏以來，申城氣溫節(jié)節(jié)攀升，屢屢突破40攝氏度。截止到7月25日，上海市氣象臺共發(fā)布了10個橙色高溫預(yù)警，3個紅色高溫預(yù)警。在高溫天氣影響下，上海電網(wǎng)更是5天內(nèi)三次刷新負(fù)荷歷史最高記錄。7月25日，上海電網(wǎng)用電負(fù)荷站上了3268.2萬千瓦的歷史新高水平。
在電力負(fù)荷突破新的歷史紀(jì)錄之時，城市電網(wǎng)的安全運(yùn)行又再一次提到公眾眼前。電網(wǎng)安全在于供電和發(fā)電之間的供需平衡，但是理論上的最優(yōu)在操作起來確是很難。尤其是近年來，隨著上海國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，上海市的電力電量屢創(chuàng)新高，負(fù)荷峰谷差逐年增大，對電網(wǎng)而言單一依靠發(fā)電側(cè)調(diào)節(jié)負(fù)荷越加困難。
“供”與“用”之間的難題
據(jù)國網(wǎng)上海電力用電負(fù)荷管理中心統(tǒng)計，上海電網(wǎng)2006年最高負(fù)荷是1954.3萬千瓦，而2016年最高負(fù)荷是3138.4萬千瓦，十年間負(fù)荷增長率達(dá)到了60%。在一個自然年里，負(fù)荷也存在著顯著峰谷差，2016年最低為862.4萬千瓦，與最高負(fù)荷足足差了2276萬千瓦。這些數(shù)據(jù)的背后呈現(xiàn)出供用電匹配的難度。
上海電網(wǎng)目前已經(jīng)遇到“峰谷差”逐年增大的問題，但每年用電負(fù)荷最高的“尖峰時刻”時間都不長。如果為一年中的幾次電力負(fù)荷緊張而增加發(fā)電能力，勢必造成平時的電力供應(yīng)能力過剩，這種為滿足短暫的“尖峰需求”而投入的電網(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。
“調(diào)度部門對電網(wǎng)負(fù)荷有一個預(yù)估，如果能在預(yù)估缺口到來前的時間窗口內(nèi)，讓用戶自行降負(fù)荷的話，就能達(dá)到供需平衡?！?國網(wǎng)上海電力用電負(fù)荷管理中心負(fù)責(zé)人鄭慶榮這樣說。
“被動接受”到“主動舉手”的解題方式——電力需求響應(yīng)
讓用戶自降負(fù)荷說起來簡單，但是做起來不易。雖然近二十年來，用電負(fù)荷管理系統(tǒng)做到了限電到戶，比90年代的大規(guī)模緊急拉電對用戶的影響小了很多。雖然降負(fù)荷的效果立竿見影，但仍舊是一種硬性的行政化手段，其突發(fā)性不免給用戶的生產(chǎn)帶來影響，也難免會降低供電服務(wù)水平。
相較于負(fù)控限電，具有友好體驗的需求響應(yīng)則更為人性化。需求響應(yīng)本質(zhì)上是一種用電負(fù)荷精細(xì)化管理方法，在企業(yè)內(nèi)部尋找在用電高峰期被浪費(fèi)掉的、可以調(diào)控的、可以節(jié)省的負(fù)荷，把這些負(fù)荷分門別類與調(diào)控模式聯(lián)系起來、儲備起來，在電力高峰時使用。
需求響應(yīng)作為需求側(cè)管理的一個特殊領(lǐng)域在我國尚處于起步階段。簡單地講，原來的負(fù)荷管理是用戶“被動點(diǎn)名”，而現(xiàn)在的需求響應(yīng)就是用戶“主動舉手”，自覺自愿地參加降負(fù)荷的行為，其目的是要讓用戶主動參與負(fù)荷管理，電網(wǎng)公司再用經(jīng)濟(jì)激勵的方式反饋用戶。
2014年，在上海市政府的主導(dǎo)下，上海成為全國首先實行電力需求響應(yīng)試點(diǎn)工作的城市，試點(diǎn)工作的亮點(diǎn)在于探索電力削減負(fù)荷指標(biāo)市場化調(diào)劑交易。試點(diǎn)工作成功的得到了政府各級部門的肯定。
2016年的9月5日，上海再一次進(jìn)行了需求響應(yīng)工作，共有5家工業(yè)客戶和55家樓宇客戶積極參與并認(rèn)購了需求響應(yīng)指標(biāo)。整個需求響應(yīng)過程反映迅速，在需求響應(yīng)啟動指令發(fā)布后30分鐘內(nèi)共降負(fù)荷0.47萬千瓦，達(dá)到了預(yù)期效果。
“參加需求響應(yīng)試點(diǎn)工作，不僅能保證我們這座城市的電網(wǎng)安全，還能適當(dāng)給予企業(yè)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，我們當(dāng)然樂意加入。”在這次試點(diǎn)試驗工作中，主動認(rèn)購了400千瓦指標(biāo)的上海新亞藥業(yè)公司企業(yè)負(fù)責(zé)人這樣評價。
“上海市電力需求響應(yīng)管理平臺”于今年投入運(yùn)行，隨著試點(diǎn)工作的深入，上海將實現(xiàn)電力客戶之間的負(fù)荷自由交易，客戶具有自由選擇是否參與試點(diǎn)的權(quán)利，目標(biāo)是最終實現(xiàn)電力需求側(cè)管理工作轉(zhuǎn)入市場化運(yùn)作的軌道，在全國率先建成電力需求響應(yīng)的電力負(fù)荷交易市場，形成接軌國際、領(lǐng)先全國的上海特色。
剛?cè)岵?jì)”的解題思路——電力自動需求響應(yīng)
目前上海電網(wǎng)已形成“五交四直”的受電格局，市外來電為上海市電力可靠供應(yīng)發(fā)揮了積極重要作用。但上海電網(wǎng)作為華東電網(wǎng)的組成部分，依然面臨特高壓直流事故后系統(tǒng)頻率穩(wěn)定以及大功率缺額問題，存在大面積停電及拉限電風(fēng)險。
需求響應(yīng)考慮到了用戶體驗，采取了自主參與降負(fù)荷工作，但是真要到了電網(wǎng)危急得時刻，再要讓用戶選擇肯定為時已晚。如還采取“拉閘限電”這一方式，無疑又是回到了老路。因此一種“剛?cè)岵?jì)”的新方式——自動需求響應(yīng)產(chǎn)生了。
自動需求響應(yīng)就是按照每家用戶的用電特性，以下降5%—20%負(fù)荷為標(biāo)準(zhǔn)，編制個性化的需求側(cè)自動響應(yīng)策略。在負(fù)荷危機(jī)時刻，自動對用戶進(jìn)行降負(fù)荷操作。
自動需求響應(yīng)終端是安裝在用戶側(cè)，直連用電設(shè)備的控制裝置。降負(fù)荷指標(biāo)只要一旦發(fā)布，終端就能按照事先定好的降負(fù)荷策略，瞬間切斷用戶的相關(guān)用電設(shè)備，直接省去了用戶的操作，為負(fù)荷的下降爭取了更快的時間。這就是自動需求響應(yīng)的“剛”。
對于每個用戶來講，降負(fù)荷策略也是根據(jù)用戶的實際情況來制訂的。上海某大型園區(qū)主要功能定位是辦公和商業(yè)，因此在策略制定上，就將空調(diào)、景觀照明以及自動扶梯作為優(yōu)先降負(fù)荷的項目。而上海某大型超市策略上就是保證生鮮食品區(qū)和倉庫的電源，將日常用品區(qū)域和辦公區(qū)域的負(fù)荷管理納入自動需求響應(yīng)。
自動需求響應(yīng)充分考慮到用戶的個性化，根據(jù)每個用戶不同的用電情況，通過量體裁衣式的降負(fù)荷策略，確保用戶在降負(fù)荷時不影響安全和生產(chǎn)工作。這就是自動需求響應(yīng)的“柔”。
自動需求響應(yīng)的參與用戶達(dá)到一定的體量，就能夠產(chǎn)生用戶尚未發(fā)生感受，就將負(fù)荷尖峰平于瞬息的效果。
“部分用戶限電”到“每個用戶發(fā)電”的解題暢想——電力海綿城市
作為國內(nèi)最大的城市電網(wǎng)，上海電網(wǎng)在城市發(fā)展轉(zhuǎn)型期呈現(xiàn)規(guī)模日益擴(kuò)大、負(fù)荷特性清晰顯著、電價調(diào)控靈活有效的特點(diǎn)。同時，根據(jù)預(yù)測，未來受到極端天氣、市外來電受輸電通道、局部地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)受阻導(dǎo)致主設(shè)備重載過載等影響，上海電網(wǎng)仍將可能出現(xiàn)區(qū)域性、季節(jié)性、時段性的電力供應(yīng)缺口，上海電網(wǎng)還將長期處于“緊平衡”狀態(tài)。因此，不斷的完善電力負(fù)荷管理手段，破解電力“供”與“用”之間這道難題，一直是負(fù)荷管理人的使命。
“我們在構(gòu)思一個負(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”國網(wǎng)上海電力用電負(fù)荷管理中心的趙建立這樣說道。
將用電側(cè)電力資源聚合成一個虛擬的可控集合體，參與電網(wǎng)的運(yùn)行和調(diào)度，把每個電力用戶看作一個電力海綿體，把整個城市用電側(cè)部分看作是整體的電力海綿，實現(xiàn)“需求彈性，供需協(xié)同”。
海綿是柔性的，看著不大，但是捏一捏還是會有水出來。這就好比單個電力用戶，單體對降負(fù)荷貢獻(xiàn)不大，但是如果聚合了全部的用戶，那將是非常海量的貢獻(xiàn)。
換句話講，以前的負(fù)荷管理理念是為保障城市大電網(wǎng)的安全，讓部分用戶限電，而今后就是讓每個用戶都能參與進(jìn)來，這就相當(dāng)于每個用戶是個“虛擬電廠”，承擔(dān)著在負(fù)荷緊張時期的發(fā)電作用。
試想一下，如果上海城市1000萬用戶能夠向電網(wǎng)提供每戶1千瓦的電力需求響應(yīng)，就相當(dāng)于新建了10臺100萬千瓦的發(fā)電機(jī)組及配套電網(wǎng)；如果1000萬用戶都能夠?qū)⒖照{(diào)調(diào)高1度，又將產(chǎn)生多大的規(guī)模效應(yīng)，又是多大的經(jīng)濟(jì)總量。
隨著技術(shù)手段、管理方法的日新月異，國網(wǎng)上海電力用電負(fù)荷管理系統(tǒng)技術(shù)水平和創(chuàng)新能力不斷提升。創(chuàng)建20年之后，目前上海的負(fù)荷管理終端數(shù)量達(dá)2.85萬臺，系統(tǒng)監(jiān)視能力達(dá)到1450萬千瓦，控制能力達(dá)到370萬千瓦，系統(tǒng)負(fù)荷管控能力達(dá)到了歷史最高水平。
初衷定位于有序用電以保障電網(wǎng)安全的用電負(fù)荷管理系統(tǒng)也呈現(xiàn)出多樣性的發(fā)展可能。在肩負(fù)本職職能之外，著眼于拓展應(yīng)用，讓系統(tǒng)發(fā)揮更大地作用，更好地滿足用戶的用電需求。
