网讯:7月24日,第二届中国新型储能产业高质量发展大会暨第二届全国虚拟电厂技术高层研讨会召开,聚焦新型储能行业发展热点问题,为新型储能高质量规模化发展赋能助力。
在论坛现场,广东电网广州供电局高级工程师余志文发表了名为《广州虚拟电厂建设与探索》的主题演讲。
余志文:尊敬的各位领导、专家,我是来自广州供电局的余志文,今天主要汇报是广州供电局在虚拟电厂建设方面的一些工作以及后面的思考,汇报整体包括三部分。
概念就不再说了,重点说一下虚拟电厂的内容,因为前面各位专家也说了,系统要增加灵活性,储能要发展,另外虚拟电厂也有说需求响应的,到底虚拟电厂到底是管什么样的内容?我们说虚拟电厂有说是广大用户直接到需求响应的,用户作为虚拟电厂参与的时候局限就很大了,另外也有说虚拟电厂是直接到资源而不是以用户了,要把一个用户内部的资源和一个用户直接要解绑来看。
虚拟电厂的发展有几种,如果是储能调峰调频的时候每个形式都不一样,我们最主要关注的是广州有两部分,第一个是以用户为单位,需求响应这一块。第二块是以资源直接参与的。
主要的资源技术就不重点说了,发展背景前期广州电网是不太一样的,广州电网体量相当于一个省,现在最大负荷到了将近2250万,峰谷差逐年增大,另外电量的增长小于负荷的增长,本地电源不到40%,怎么提高一个电源的自给率?尤其是应对极端天气提高供电的平衡。
这个是选了某一年的典型负荷曲线,一天的峰谷差到700多万,以2017年到2019年,尖峰负荷超过95%的持续时间仅10几个小时,虚拟电厂的规模应该达到多少,我们当时也做了初步的分析,如果用户侧的规模达到了7%,整个电网的建设的规模以及体量就特别大了,尤其是建设需求响应的或者是虚拟电厂的时候,我们需要建设的资源也是更多的,需要的资源也比较多,所以我们当时初步的想法是说以15个小时,20个小时左右的时间点,确定的时间大概是5%-7%,也就是说是100万-150万之间的水准。
这个是资源的情况,电网的资源从主网角度,电网规划建设一直在发展,主网平衡不是一个很大的问题,而在极端情况下、,电源受限或者能源紧张的情况下,区域电网,配网就成为一个问题了,比如说我们在广州,城市电网发展最多的是城市电动汽车充电,左边是典型充电负荷的曲线,主要的曲线是我们在夜间的时候负荷水平非常高,而到了白天的时候非常低,事实上主要是跟着峰谷电价走。
每个区也有每个区的曲线,充电桩在给整个区域电网运行的时候,当然规划要好,我们的规划还是以用户为主的,如果充电桩的曲线跟电网运行有一定的冲突,我们就需要对充电桩进行调节,虚拟电厂就进行运行了。
我们在广州做的虚拟电厂工作,总共有三大块,第一个是说最开始的时候,认识了这个虚拟电厂,虚拟电厂应该建成什么样?最开始的时候我们跟高校合作,因为园区的负荷最大,资源最多,我们以前以一个重点研发项目的起点,建了一个工业园区虚拟电厂,把一系列的等值聚合成虚拟电厂,是想让按电厂的形式跟着一条曲线运行,这样能够提供我们发电常规的等值的模型,但是这个模型运行下来特别依赖于我们的负荷预测,如果说光伏规模比较大,整个系统的要求就特别高了。
整个建设的过程当中,整个工业园区的负荷为4万kW,最大调节将近到1万,这个能力是比较大的。
在需求上面我们在虚拟电厂的建设,这个是以调度的方式质控到资源的方式建设,整个系统采用了3层:
1、调度。
2、用户。
3、资源。资源有一些就地的终端设备,光伏、储能还有空调这一系列的。
因为南方区域市场化比较强,运营商这些资源比较多,这样的话基本上这些所有的资源最开始在2016年建就是以市场化的方式推进,这样我们就可以对整体的资源进行管理,电网在里面主要是起总体的协调的统筹的管理,这个是园区的虚拟电厂。
虚拟电厂从调度的方式,调度完整的直控,主要的用户的设备都是采用光纤的方式接入,成本也比较高,但是能做的一些工作数据都是秒级采集控制传输的,这里面最主要的一点,刚刚也说了,前两天的时候,运维都有维保,当然整条链路可以以通信的方式做好。后面运行下来对就地的终端的设备,尤其是用户内部就比较难办了,因为尤其是我们这些终端已经从电网用户的角度剥离两层了,怎么去运维这个主体已经发生了变化,怎么样管理?
前期效益是比较好,设备接入的比较多,资源能力也比较大,我们也做过两个案例的测试,在4万负荷的时候,最大的一天2个小时,通过这些蓄能能够把负荷压1万,这个资源能力确实比较大,尤其是那片区域电网正好受限,对于整个系统起到比较好的效果2021年又有对于工业负荷参与生产的调节,在4万负荷的时候调节8千的负荷,总体是2个小时,我们在这个里面对工业负荷进行终端的调节,就不再是储能其它的资源,这样对工业负荷的储能性进行完整的调整。
第二个是广州市虚拟电厂,前面开始的时候园区的虚拟电厂对区域电网起到作用的时候,对全域的虚拟电厂以及资源怎么管理?因为9号文发了之后,尤其是储能建设比较多,对于这种分散式的资源怎么让它更好的给我们电网发挥作用,尤其是储能建的比较多,怎么样这样的调节?实现电网和资源的互动,资源收益的最大化。
总体的情况就是现在到2021年的时候已经有110家聚合商,分钟级的负荷这个就不能再走电网直接控制,要走互联网的方式,最多最大的调节是22万。
系统的情况,跟用户之间还是采用以前的三级的方式,终端的资源有聚合商用户投资,用户的虚拟电厂的系统也有多种的方式,主要是充电桩中央管理平台还有用户节能的管理平台,总体上就是通过一些注册资源管理的形式,虚拟电厂就是以信息的方式进行的电网的直接的调节和控制。
提供了两个接口,一个是DMZ的接口,第二个就是对整个系统进行的全量的拓扑追踪,因为广州电网是从55万主变一直到380V所有的用户资源,这样都是通过电网的调度系统把整个资源进行全链路的追踪,这个追踪打通了主配网以及营销整条链路,做好系统的支撑,我们这种是以电网的方式去做,因为这种方式考虑到一点,整个电网的方式和调度一直在变化,才能知道电网的需求和资源的地方做好精准的匹配,这个是我们做的主要的核心的点。
主要的功能基本上也没有什么特别的,主要是用户的注册,管理,结算,以及电网的分析,重点在运行方面是刚刚说的电网的拓扑调节,我们是把主网还有配网以及整个GIS做了全部的融合打通,需要明确的一点,我们一定要把虚拟电厂的每个资源先关联到用户里面,这里我们就以正常的运行方式作为判别,整个链路的打通工作量就比较小了。
我们通过电网的拓扑,从50万到10KV,甚至到台区,根据所有的资源找到电网的需求和资源找到精准的定位,当然这个跟市场相通,怎么样做好资源的匹配?前面也遇到问题,为什么只有这些用户没有其他的?这个时候电网的需求一直在变,我们是通过这种系统的方式把这些内容全部做起来。
同时我们是可以对所有的资源,包括所有的设备是主变线路以及母线的方式进行全链的追踪和动态的统筹管理,部分我们在说拓扑的关系以及用户的资源关系怎么跟它相匹配起来,这个我们在考虑当中,是否对外进行开放,如何做到共享?当然这个前提是在安全信息保密的条件下面。
也在虚拟电厂建设当中,根据电网的需求做过应用。
第一个我们在前期,在荔湾这个地方正好是居民负荷比较高,充电桩也在这一块,夜间的时候1-2点的时候充电负荷最高,居民负荷也正好最高的时候,变电站里面正好没有办法投,通过这种方式,充电桩降负荷的方式调下来,这个是做到1分钟级的控制,1700kW, 2兆对变电站来说就能起到相关的作用了。
电动汽车是通过调节功率,不是关停的方式,1分钟的时候确实降下来了,有一个点,事实上对精准度还是比较差的,虚拟电厂前面说的,能不能跟踪功率曲线,至少我们测试下来,是没有办法做到的,1700kW最终还是降到2000kW,这种虚拟电厂的形式没有办法把功率抹掉,在一段时间调整之后在下一个时间段很可能又弄回来,事实上就是另类的储能的方式只是做了一个平移,电量是没有办法做的,这个就是在后面说的,虚拟电厂到底能不能参与电能量?我们一直说虚拟电厂前面都是一个功率的调节,这个是电量的问题,我们在近段时间虚拟电厂怎么采集电容量?这个是间接的参与,这个是广东的现货市场的规则,我们现在是按照中长期日前以及实时的方式在走3个电价,事实上我们3个电价是这么组成的,我们中长期的电量第一部分组成,是由年度或者是月度竞价,日度是增加量,还有实时进行调整的电量,这个是整体的电量,每一部分的电量也是走的每一部分的价格,怎么样参与?
因为广东最开始建的现货市场,目前也是连续长周期的运行,我们在整个过程当中有两个电价,用户实际上还是走的分时的电价,而到了一个售电公司的时候,事实上走的是实时电价了,是由24小时的电价组成的,这样的话我们利用这一点两个电量的不同,虚拟电厂参与功率调节的时候做好了动态的电能量的调节。
这个是市场的方式,对于一个售电公司而言的曲线和价格都是在波动的,通过这个虚拟电厂的资源的不同时间段,在同一个谷段进行调整的时候怎么样做到收益?我们做了一个以储能为案例,假设说4MWh的储能,我们假如说这个在高峰的时候还是在用户的高峰时间段,我们下午是2-5点,最开始是2点钟就放,如果调到下午的3点或者是4点钟的时候,这个时候实时电价更高,对整个用户而言还是在分端发电收益是固定的,对于售电公司而言需要买节点电价就低了,这个时候时间的稍微的调整,正好把整个储能的收益提高。
这个是我们做的调整,如果只是在日前阶段做调整,售电公司的储能对于在用户侧还是两存两放的方式,售电公司只是进行功率的调节,一天多收益1000多块,用户这一侧的收益电量影响就会降低一部分,这样对整个公司进行调整,在日前阶段怎么做好储能策略,怎么跟用户的电价结合起来,这是关键的部分。
再回到充电桩的曲线,左边是近两天的加权平均电价,就在谷时段,把1-2点的充电时间给3-4点是最低谷的时期,以7月17号为例多收5分钱,如果到了7月16日的天气,可以收集到3毛钱一度电,这样整个储能的收益大大增加,这样我们对电价做准确的预测,以及对系统资源统筹系统的管理,这个是我们需要做的。
最后说一下后面做的事情,在专变用户里面,怎么把灵活性提的更高,虚拟电厂怎么结合起来做,这个是我们最近做的事情。整个调度系统里面怎么把整个源网荷储到交易链路全打通,以及做到信息的安全,做好统筹管理,这个也是我们正在做的,同时也有两个交易方面的思考,虚拟电厂我们来看第一个是虚拟电厂要参与调频,但是事实上对辅助服务的要求是很高的,常规的电厂是秒级传输,我们现在虚拟电厂这些数据的总结性以及数据的实时性都没有办法判定,尤其是我们要参与二次调频,全网都是一个频段调整,怎么样参与调频,这个涉及整个虚拟电厂需要解决的问题,这个是我们正在做的事情。
现在大家都在呼吁虚拟电厂有更多的市场政策,有更多的发挥的空间,因为如果只是参与需求化相应做几次是获利不了,这里面有一个最主要的点,如果以用户为界,用户里面的体量太大,一两个资源对电能量的影响非常小,有可能副作用,如果以资源为界,电容量怎么区分,怎么维保,只是以一个设备或者是打包之后再参与,这个电容量怎么进行切割就比较难了。
电网的分界点很全面的,但是用户这些仪器就比较难,怎么运维都比较难管,我们怎么做到电能量的区分?虚拟电厂怎么发展,不能对整个大市场造成大的冲突。还有主体收益的分配问题,储能去调整才能参与收益,但是沟通成本也很大,怎么做到?这个就需要我们更多的模式参与,我们就希望虚拟电厂的发展市场化的方式能够获得更多的收益,持续的发展,同时在关键时候给电网做需求响应和电力平衡这些方面的服务,这个是我们一直以来都往这个方向发展的。
我的汇报就以上这些内容,谢谢!