能源互联网企业综合能源服务技术支撑体系建设研究

2020-05-18马玲鲍聪颖陆凯

科学与信息化 2020年34期

关键词：支撑体系发电电源

马玲鲍聪颖陆凯

宁波永耀电力投资集团有限公司浙江宁波 315000

引言

在能源与环境矛盾日渐突显的背景下，能源行业开始向着低碳环保、可持续发展的方向转型。而实现多种能源协同发展，还要完成相应服务技术支撑体系建设，确保电力系统能够维持安全、可靠运行。

1 国内外综合能源服务发展现状

1.1 国外综合能源服务发展情况

在国际能源署发布的《全球电力行业回顾2020》等报告中，明确提出2019年全球化石能源合计发电量10年来首次出现降幅，同比降低0.5%，燃煤发电下浮2.8%[1]。从总体上来看，美国、欧盟新能源发电增幅分别达到8.8%和8.9%。根据美国国家可再生能源实验室研究报告可知，2050年美国新能源发电量将达到全国的80%[2]。

为实现新能源高比例接入，美国对灵活调节电源比重进行了提升，包含抽水蓄能等在内的调节装置装机容量达到6.1亿kW，占总体48.8%，能够为电力系统发电服务灵活供应提供支撑。欧洲通过实现电网互联加强新能源发电消纳，确保资源在欧洲得到跨国高效利用。由此可见，国外在加快新能源发展的同时，从技术层面建立了支撑体系，为能源服务发展奠定了基础。

1.2 国内综合能源服务发展情况

在欧美燃煤发电量有所减少的同一时期，中国2019年燃煤发电量增长1.7%，达到全球燃煤发电总量50.2%。但实际上，中国新能源发电量同比增长16.2%，在全球贡献率达到36%，远超欧美国家。出现这种反差，不仅与中国电力消费量持续增长有关，也与新能源在电力系统中的接入比例不高有关。从新能源发电消纳情况来看，风电、太阳能发电等装机主要分布在能源利用率超95%的省份，如太阳能发电装机主要在青海、甘肃等地，并在当地消纳。单纯依靠发电地实现能源消纳，将导致能源互联网企业面临着协调运行、电力系统技术升级等困境，难以实现综合能源服务高效供给。

2 综合能源服务技术支撑体系建设途径

2.1 新能源并网支撑体系建设

建设新能源并网支撑体系，通过开展并网、送出等工程，能够使新能源深入接入电网，为能源优化配置奠定基础。在并网服务管理方面，针对2019年401个集中式和28万个分布式发电项目接入需要，国家电网通过对电网接入和消纳条件进行充分论证，最终使超3000万kW项目成功并网送电。浙江电力为落实国家电网并网战略，提出建设多元融合高弹性电网，使电力服务从原本“源随荷动”向“源荷互动”转变。对地区发电情况进行深入调查基础上，面对电源侧13种发电类型和高达35.7%外来电比例，通过增强电网弹性实现部分新能源项目接入，使储能侧设施少、负荷侧利用难等问题得到解决。新建电网以能源互联网为载体，运用“大云物移智链”技术为电网赋能，实现发电机组多元感知和灵活调控，如图1所示。

图1 “大云物移智链”示意图

加强设备动态增容、断面限额等状态分析，实现潮流、短路电流等指标控制，能够使电网载流能力得到提高，达到更高运行极限[3]。建设源网荷储友好互动平台，汇聚电网资源实现协调控制，对可控负荷类型和规模进行培育，使电网弹性得到增强。通过减少运行设备冗余保证供电安全和提升用电效率，达到了维持电量平衡的目标。

在能源消纳方面，按照季度实现消纳分析，建立新能源云平台引入计算软件，建立计算任务实现边界校核、敏感分析等操作，实现结果比对和跨区域的网络链接。通过对本地和协同模式进行切换，加速能源消纳管理。建设输电通道，利用送出工程、输电工程等，能够使新能源外送能力得到提高。加快抽水蓄能电站和特高压配套电源建设，通过增加调节装置装机容量和打通长距离送电通道提高电网消纳能力[4]。针对送端风电机组，需要实施耐压改造，避免因直流故障引发大规模脱网情况。从送端和受端两个角度对电网架构进行完善，形成有力并网技术支撑体系，能够加快新能源的并网投产。

2.2 全网调度支撑体系建设

伴随着新能源项目持续增加，逐渐发展成为电力发电一次能源，还要建立能源互联网强化各种分布式电源运行管理，确保地区供电负荷和功率能够保持平衡。

从企业综合能源服务提供角度来看，还要较快制定调峰辅助服务规则，通过对常规电源调峰进行驱动，增加电网消纳的新能源电量。采取“跨省+省内”虚拟储能调峰模式，借助自备电厂实现虚拟储能，可以为省内调峰提供支持[5]。建设直流输电工程配套电源，则能实现跨省调峰。在清洁能源优化配置上，需要加快新增火电和抽水蓄能机组的灵活改造，使电网调峰能力得到有效提高。在调峰供电过程中，实现省际联络能够实现多级调度协同响应，在充分消纳新能源的同时，使电网平衡能力得到提升。在不同区域之间，还应实现电网备用共享，形成大电网，利用不同电网错峰效应对直流输电进行优化，使电网消纳能力得到大幅度提升。

为实现源网荷储多元协调，需要建设智能电网运行平台，实现多级互动响应，使可调资源得到聚合，为电网调度提供支持。如图2所示，利用智慧能源服务系统能够对信息流和能量流进行一体化管理，根据客户需求开展清洁能源交易，实现负荷优化控制的同时，实现上级协同调度。利用平台加强新能源信息预测，并结合负荷侧信息和电网运行状态进行协调控制，能够使资源调度得到优化，构成多元协调柔性调度体系[6]。利用平台对分布式储能、动力汽车等负荷进行控制，辅助削峰填谷可以为新能源提供更大消纳空间。利用平台实现分布式电源“群控群调”，对电源进行分级分类管理，可以通过采集分布式电源运行信息把握区域电源分布差异，通过科学调控确保能源较好融入电网。

图2 智能电网运行平台

实际在调度支撑体系建设期间，还要加强新能源预测管理，通过实现电源功率预测评价把握造成误差的关键环节。通过系统分析，能够确定场站或发电薄弱环节，为电网调度管理提供有力支撑。因此通过加强电网调度评价管理，能够使体系得到有效完善，为电网调度工作开展提供有力支撑。

2.3 新能源云战略体系建设

在综合能源服务供给方面，能源互联网企业还应通过建设新能源云战略体系加快转型，完成全生态开放服务体系建设，借助现代经济平台推动电力事业高质量发展[7]。建设云平台，能够对电网信息进行全面感知，并通过高效处理为服务供给提供科学依据。在新能源接入环节，能够实现从生产到消费的全环节管理，通过互联网实现全流程业务的办理，推动产业链上下游企业的协同发展。

在云战略体系中，新能源云为核心技术，将对能源互联网企业主流业务进行贯通，包含规划计划、资源消纳、用电客户、政府研究、储能服务等多个功能模块，能够使不同服务需求得到满足[8]。通过对平台应用APP和外网PC客户端软件进行开发，用户能够通过登录平台完成各种业务一站式办理。

平台能够为新能源规划、建设、接入、交易等操作提供支持，同时也可以面向企业、用户、政府等不同对象提供技术咨询、结算交易、金融保险等不同服务，形成共赢新能源生态圈。平台的打造能够为能源互联网企业提供设备运行、新能源消纳等不同信息服务，使各种新业态随之产生。在平台对各种信息资源进行聚合，能够使企业业务系统及数据得到整合，并且实现云计算、大数据等技术的深度运用，使综合能源服务新模式得到催生。在平台支撑下，企业可以加强与设备制造、政府等相关机构、企业的合作，形成友好协同发展布局，共同推动国家能源产业转型发展。

从发展战略实施角度来看，能源互联网企业需要解决新能源接入给电网平稳运行带来的挑战。因为分布式电源具有分散性、随机性等特点，将引发电网波动，导致电网瞬时平衡被打破[9]。建立云平台为电网管理提供大数据服务，能够依靠区块链、云计算等各种技术实现电力大数据处理，从中提取有价值的信息，为电网调度、分布式电源接入等各种管理工作开展提供依据。利用平台环境承载分析功能，可以对区域资源承载信息进行动态监测和评估，为新能源开发提供数据支撑，实现整体布局优化。对风电、水电等各类资源进行监测和评估，能够为新能源电站建设提供指导，通过科学选址、管理等操作为电源接入奠定良好基础。针对能源储备等项目，利用平台能够实现常规电源、新能源统一规划管理，保证不同电源相互协调。平台电网服务模块能够对并网、交易等各种业务进行办理，通过网络提供一站式服务提高企业运营效率，同时使业务办理流程取得规范化发展。

在平台支撑下，能源互联网企业能够与政府、行业协会、上下游企业保持密切互动，提供采购交易、储能监管、辅助决策、政策研究等各种服务。保持企业之间的互联互通，能够使新能源发展速度得到加快，为各类用户提供智能、便捷、可靠的服务。因此，建设新能源云战略技术支撑体系，能够使清洁能源消纳部署得到有效落实，通过实现统一调度管理使新能源交易规模得到不断扩大，为推动综合能源服务高质量发展提供有力技术支撑。