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直击济南|山东大学刘玉田:虚拟电厂与需求响应在广东的实践:背景、现状与展望

作者:中国储能网新闻中心 来源:数字储能网 发布时间:2022-11-21 浏览:

中国储能网讯:11月9-10日,由中国化学与物理电源行业协会主办的首届中国新型储能产业高质量发展大会暨全国虚拟电厂及需求侧响应高层研讨会在山东济南喜来登召开。

大会聚焦新型储能可持续高质量发展,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续政策机制、资本市场、新型储能系统集成技术、供应链体系、商业模式、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。

来自电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的150家产业链企业,322位嘉宾参加了本届大会。大会通过主旨演讲、高峰对话等环节深入交流探讨。

大会组委会邀请山东大学电气工程学院教授刘玉田分享主题报告《虚拟电厂与需求响应在广东的实践:背景、现状与展望》。以下是发言主要内容:

刘玉田:我是山东大学的刘玉田,我的研究方向主要在大电网的安全稳定。其中也涉及到储能,比如说我们做过风光储输金太阳工程的电力输出,即电力外送问题。还做过风电基地的电力平衡,就是波动抑制,用储能来抑制风电波动。最近在做利用储能来启动电网,当发生大停电后,我们利用电储能来启动电网。这个报告我是替文教授做的,他周一的时候才告诉我有这个事情,他说因为防疫问题来不了,问我能不能帮帮忙,来替他做这个报告,我说可以啊,因为和他是多年的老朋友了。九十年代初在读博士的时候,他在浙大,我在西安交大,我们的老师是好朋友,在学术会议上相识后,我们也成了好朋友。

我们两个的共同特点都是利用人工智能技术来让电力更安全、更高效。虚拟电厂和需求侧响应也是这个道理,它是让电力更安全、更高效。报告分三个部分,第一部分是背景介绍。我们都知道电能存储成本是非常高的,但是电力需要实时平衡,电能又是不可替代的,因为有非常多的优势。这样就要求我们建立辅助服务和分担共享新机制,需要进一步开展电力需求侧管理,我们要做需求侧响应。所以要进一步提升以需求侧管理为主的供需平衡。

以广东为例来介绍,广东省是我国电力最大的省份,今年夏天最高负荷到了1.42亿千瓦。山东省明显低了点,但也超过了一个亿。以省为单位第二的是江苏省,比山东多,但比广东还是少一些。广州的负荷今年过了两千万,右下角这个图,是2020年的1930万,到今年这个到了2000万以上。对比一下我们所在的济南市,刚刚过了一千万,和广州市的差距还是非常大的。但是大家从曲线上可以看到,尖峰负荷持续时间非常短。对广州市而言,峰值负荷在95%以上的时候,只有不超过15小时,所以它非常短暂。如果把这个最大的负荷抑制下来,我们的效益就会非常高,电网备用就会降下来,电网投资也可以降下来,所以它的意义非常大。分布式资源如何来聚合主要取决于两个方面,还有最后一公里的问题,那个通讯既保障安全,又要保障可靠,还要非常快,还要非常便宜,才能够满足调频需求,这个是最需要快的。另外是调峰,其次是系统备用。当然了,要响应这个问题,就需要扩大经济补偿。这个补偿从哪来呢?这里面就需要政策,这个前面好多专家都讲过了,我就不再细讲。

哪些负荷可以来响应呢?比如说空调负荷,像今年夏天,就我所了解的山东省和济南市的情况,基本上夏天带来的高峰负荷的持续增长,基本都是空调负荷带来的。这个负荷到了多少呢?在夏天这个负荷构成里面,可以达到30%甚至50%。这个负荷,它又有非常多的特点,我们知道热负荷是可以在短时间内做一下平移的,15分钟中断一下,我们的感觉并不大,甚至感觉不太到。其次是我们的一些工业生产,有些特别是高耗能的产业,本来电费就占了生产成本的很大一部分,如果让它来做一下移峰或者填谷作用的话,可能会对它的经济性相当好,好多企业确实也在这么做。比如说我们山东省的德州、聊城,他们到夏天往往是晚上上班,白天休班的,这个在印度更是如此。我们来看这个曲线,它把最高峰的负荷移到底下来以后,如果给它一定的补偿,那么它是很有效益的,这当然是个例子了。

广州的进展,必须有政策。我们今天下午第一个报告讲的是山东省的情况,讲了山东省的政策,这里讲的是广东省的政策。广东省的政策可能在某些方面比山东省更优惠一点,因为毕竟它改革开放的更加靠前一些。分两个层面,一个叫需求响应,这个是更大层面的,从广东电网层面来做。虚拟电厂相对来说是个区域性的东西,我们从广州市来介绍。这个需要政府来制定市场规则,广东电力作为电网来说,要做一个平台,它要发布响应的需求,要完成交易的结算。市场的主体那就是聚合商和电力用户了。

产品类型可以有直控虚拟电厂,可中断的负荷以及日前邀约的响应,响应的价格又不一样了,这里也举了这个例子,如果响应的话可以有一定的效益。

这是鼓励的、具体的一些政策,这是细节。也就说入门的要求。这里面就我理解,目前广州的虚拟电厂已经有那么大的规模了,这个规模在广州市来说,我问了济南市的情况,要比济南市的情况好的多。但是就刚才看的整个广东省和山东省的情况来说,山东省刚才我们第一个专家报告的时候,似乎他们也半斤八两的。广州市的这个情况,要比济南市强一些。但是无论如何,原理都是一样的,他们都是采用高度信息化的技术来管理电力负荷。那么它的原理,电网侧要来预测发布我们的需求,然后有了需求以后,通过信息平台和信息通信技术,要求用户或者聚合商,电力用户来响应我们这些要求。只有这样互动起来,通过云边端的方式,才能够最大效益,最快速度,最佳高效的来获得结果。这是一些具体的变电站的情况。

这是文老师他们做的具体工作,因为许多细节我并不了解,也就不好多讲。这都是他们做的一些结果。

因为今年的情况还没有统计出来,所以主要介绍一下2021年需求响应的成效。从2021年5月17日开始到年底,注册的用户有一万多家,集成商有130余家,累计交易了70多天,最后产生了那么多结算金额,具有显著的成效。平均的响应已经相当高了,这个结果还是非常好的。

这是更加细致的7月26、27、28、29、30号,为什么举这个例子呢?就是今年这个时候,广东电网的负荷达到了新高,通过这些技术,取得了相当好的效果,所以列举了这几天,负荷非常高,因为天气非常热。

这是8月29号广州的情况,列举的一个变电站,在1分钟内就做了响应。这1分钟响应是我们的一个基本的要求,取得了这个效果,就是削减了负荷的10%,这个效果就非常好了。

最后是下一阶段的设想。我们前面多个专家都做了非常好的设想,我更加想让大家思考一个问题,特别是极端天气情况。某种意义上,极端天气现在变成了一种常态化的东西,那么怎么应对极端天气呢?我们又要代价不那么高才能行。比如说今年夏天,南方持续的高温,特别说到重庆和四川,甚至干旱都引起重庆的森林大火了。再比如说美国的得州,那个州是能源基地,既有石油又有煤啊,天然气也很充足的地方,没想到一个寒潮把它那些东西都冻住了,造成了严重的停电,甚至很多人冻死。

今年夏天,包括去年夏天,美国的加州也非常严重。它的能源政策非常激进,它准备到2045年全部电力来自于可再生能源。当然它的电力并没有我们想象的那么大,整个加州的电力最高负荷是5000万千瓦的水平。在今年的9月5号、6号又遇到了危机,可是它的信息化程度并不像我们想象中那么高、那么好使,最后州长出来在电视上呼吁节约用电,真的就起效果了,5%就是它的电网备用容量,它把这个负荷降下来了,也就把紧急状态降下来了。为什么信息手段不那么好使呢,必须要有可供认可、可供复制的方式。有些东西到了一个程度大家就不愿意响应了,美国如此,我们中国也会是这样。那些富裕的人,对于多交点电费他不太关心,反而对隐私保护看的很重。所以前面的专家就反复提安全问题。今年完成5%,2025年到20%,广东电网属于南方电网公司,但是结果都是一样的,这里面对于我们企业来说,有很多的企业参与进来,到2024年这个就更大了。在广东这些地区,逐渐地要实现这些目标,通过价格引导需求,一步步地来实现这些目标。

最后,感谢大家来济南参加这个会议,由于疫情原因没法邀请大家到校园里去交流。实际上这个地方离我们千佛山校区很近,我中午过来只花了十分钟的间,可能高峰期也就二十几分钟。另外我们还将有个新校园,也在经十路上。欢迎大家下一次来济南的时候到校园里指导工作!

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关键字:虚拟电厂

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