泛在调控技术让电力系统更安全

泛在调控技术让电力系统更安全

张晓飞

国网吕梁供电公司 山西吕梁 033000

摘要：源、网、荷、储资源广泛存在于能源互联网各个环节，具有参与主体数量众多、分布分散且源荷双侧不确定性强等特点。实现“源-网-荷-储”互动不仅要实现各类新技术的突破，更需要完善与之配套的宏观政策措施、市场机制、商业模式，做到技术与政策的有机结合。

关键词：调控技术；电力系统

在调度层面把握和控制电源、电网、负荷和储能之间的互动，是提高能源互联网的安全性和经济性重要途径。源网荷储技术有利于提高新能源消纳水平，提升不确定性增强条件下电力系统的平衡调节能力。但是，随着特高压交直流、新能源（风电、光伏）规模化快速发展，传统电网调节资源的调度空间与间歇性新能源规模矛盾凸显，电力系统面临系统安全问题、新能源利用率、调度精益化水平有待提升等突出问题。为有效拓展电力系统调节资源，亟需推动传统的“源随荷动”调度模式向“源网荷储泛在调度控制”模式转变，从“可观、可测、可控、可调”四个维度提升负荷调节资源的调控能力，实现电网安全稳定水平、新能源消纳水平、调度精益化水平的有效提升。

一、源网荷储调控技术

面向电力系统的“源网荷储”互动运行是指电源、电网、负荷和储能之间通过源源互补、源网协调、网荷互动、网储互动和源荷互动等多种交互形式，更经济、高效和安全地提高电力系统功率动态平衡能力，源网荷储调控技术本质上是一种实现能源资源最大化利用的运行模式和技术。其主要内涵包括以下几方面。

一是源源互补：不同电源之间的有效协调互补，即通过灵活发电资源与清洁能源之间的协调互补，解决清洁能源发电出力受环境和气象因素影响而产生的随机性、波动性问题，有效提高可再生能源的利用效率，减少电网旋转备用，增强系统的自主调节能力。

二是源网协调：在现有电源、电网协同运行的基础上，通过新的电网调节技术有效解决新能源大规模并网及分布式电源接入电网时的“不友好”问题，让新能源和常规电源一起参与电网调节，使新能源朝着具有友好调节能力和特性（即柔性电厂）的方向发展。

三是网荷互动：在与用户签订协议、采取激励措施的基础上，将负荷转化为电网的可调节资源（即柔性负荷），在电网出现或者即将出现问题时，通过负荷主动调节和响应来改变潮流分布，确保电网安全经济可靠运行。

四是网储互动：充分发挥储能装置的双向调节作用。储能就像大容量的“充电宝”，在用电低谷时作为负荷充电，在用电高峰时作为电源释放电能。其快速、稳定、精准的充放电调节特性，能够为电网提供调峰、调频、备用、需求响应等多种服务。中国工程院院士杜祥琬表示，储能是未来电力系统必要的组成部分，是必不可少的。储能可以实现能量的时移应用，平抑风、光的间歇性，即用即发，通过削峰填谷实现收益，将电力供需之间的实时耦合改为跨时段耦合，丰富电力平衡的手段，实现低密度、波动性能源的高密度、可控性应用，达到类常规电源效果，成为高竞争力的能源。

五是源荷互动：智能电网由时空分布广泛的多元电源和负荷组成，电源侧和负荷侧均可作为可调度的资源参与电力供需平衡控制，负荷的柔性变化成为平衡电源波动的重要手段之一。引导用户改变用电习惯和用电行为，可汇聚各类柔性、可调节资源参与电力系统调峰和新能源消纳。

二、源网荷储调控技术应用效果

源、网、荷、储资源广泛存在于能源互联网各个环节，具有参与主体数量众多、分布分散且源荷双侧不确定性强等特点。唯有在调度层面把握和控制电源、电网、负荷和储能之间的互动，才能提高能源互联网的安全性和经济性。

电动汽车控制效果。应用前，电动公交车辆在运营结束后开始充电，后夜低谷电网调峰最困难时充电功率降至0。应用后，电动公交车辆在夜间低谷调峰最困难时段，高功率或最大功率充电，为电网提供调峰并获取收益。调峰能力最大提升77%。

分布式储能控制效果。应用前，分布式储能按峰谷电价23点开始充电，后夜低谷电网调峰最困难时未满功率充电。应用后，分布式储能在夜间低谷调峰最困难时段，高功率或最大功率充电。储能可同时获取峰谷电价收益和调峰收益。调峰能力最大提升2倍。

可控负荷控制效果。应用前，某个热力供应公司在晚八点将直供热和蓄热设备全部投入运行，负荷调升到最大，后夜低谷电网调峰最困难时功率下降。应用后，该热力供应公司在夜间低谷调峰最困难时段，将蓄热设备高功率储热。调峰能力最大提升50%。

通过发挥引导电动汽车、分布式储能和可控负荷等调节资源的“用电时间有弹性、用电行为可引导、用电规律可预测、用电方式智能化”的特性，将其纳入电网优化控制，在充分挖掘释放的前提下，可为电网大幅度增加调节资源。

大规模推广存在的难题

源网荷储技术有利于提高新能源消纳水平，提升不确定性增强条件下电力系统的平衡调节能力。实现“源-网-荷-储”互动不仅要实现各类新技术的突破，更需要完善与之配套的宏观政策措施、市场机制、商业模式，做到技术与政策的有机结合。

大规模推广源网荷储调控技术存在诸多难题，主要是没有完善的可控负荷资源参与市场交易的长效机制。

2020年8月27日，由国家发改委、国家能源局组织起草的《关于开展“风光水火储一体化”“源网荷储一体化”的指导意见（征求意见稿）》，向社会公开征求意见。此举旨在提升清洁能源利用水平和电力系统运行效率，更好地指导送端电源基地规划开发和源网荷协调互动。“两个一体化”的推出，源于当前电力系统综合效率不高、源网荷等环节协调不够、各类电源互补互济不足等深层次矛盾日益凸显，亟待统筹优化的现实。《指导意见》在能源转型升级的总体要求和“清洁低碳、安全高效”基本原则框架下，提出“两个一体化”的范畴与内涵，强调统筹协调各类电源开发、提高清洁能源利用效率、适度配置储能设施、充分发挥负荷侧调节能力。在“风光水火储一体化”方面，《指导意见》强调，要因地制宜实现风能、太阳能、水能、煤炭等多能源品种发电互相补充，并适度增加一定比例储能。在“源网荷储一体化”方面，《指导意见》明确，侧重于围绕负荷需求开展，以储能等先进技术和体制机制创新为支撑，以安全、绿色、高效为目标，创新电力生产和消费模式，为构建源网荷高度融合的新一代电力系统探索发展路径，实现源、网、荷、储的深度协同。

虽然不能寄望于一个文件解决一个行业由来已久的难题，但毫无疑问，一体化的发展思路、治理模式，再加上配套的保障机制，为解决新能源发展存在的现实问题提供了科学指引和正确的发展方向。