王 楓，周 斌，鄭云飛

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司，武漢 435000）

近年來，隨著全球氣候變暖，世界各國越來越重視碳排放問題。2020年，我國正式提出了“2030年碳達峰、2050年碳中和”目標。2021年2月，國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于推進電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導(dǎo)意見》（發(fā)改能源規(guī)〔2021〕280 號）。為適應(yīng)新形勢，國家電網(wǎng)有限公司提出建設(shè)具有中國特色且國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的戰(zhàn)略目標，電力系統(tǒng)的源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)運行模式作為能源互聯(lián)網(wǎng)的核心和紐帶，可以帶動整個能源系統(tǒng)的資源優(yōu)化配置?！半p碳”目標的提出也將催生新能源爆發(fā)式增長。以湖北省為例，預(yù)計未來10 ～15年，其新能源將處于持續(xù)快速發(fā)展的時期。本研究基于湖北省能源基礎(chǔ)條件和發(fā)展現(xiàn)狀，探索建立源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)運行模式，這對于提高湖北省可再生能源消納責(zé)任權(quán)重、助力“雙碳”目標實現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實意義。

1 國內(nèi)外研究綜述

1.1 國外研究進展

早在21 世紀初，美國就提出了未來可再生電能傳輸與管理系統(tǒng)（FREEDM），如圖1 所示。這是一種源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)管理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要依托現(xiàn)代信息技術(shù)，將集中式發(fā)電資源與多類型發(fā)電單元整合在一起，繼而實現(xiàn)能源供需狀態(tài)的實時動態(tài)監(jiān)測。

圖1 FREEDM 基本結(jié)構(gòu)

FREEDM 引入了一個固態(tài)變壓器（SST）裝置。該裝置可將分布式電源、配電網(wǎng)、負荷以及儲能有效整合，實現(xiàn)信息在源網(wǎng)荷儲側(cè)的快速傳播和主動控制。SST 又被稱作能源路由器，具有變壓、整流和逆變的功能，能在源網(wǎng)荷儲側(cè)隨插隨用，實現(xiàn)能源信息的雙向流動。同時，為了實現(xiàn)能源信息的實時自我反饋，進一步優(yōu)化本地電力系統(tǒng)，F(xiàn)REEDM 還配備了配電網(wǎng)智能信息管理系統(tǒng)（DGI）。

在實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)互動和電力系統(tǒng)有效控制方面，德國提出了新能源消納技術(shù)發(fā)展規(guī)劃（E-Energy），其技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 E-Energy 的技術(shù)路線

E-Energy 將信息與通信技術(shù)（ICT）、電力系統(tǒng)緊密融合，用ICT 技術(shù)實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲各節(jié)點的信息采集和負荷側(cè)的優(yōu)化管理控制，從而建立一條高效互聯(lián)互通的能源及信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，勾勒出一幅未來能源體系高效發(fā)展的畫面。

在E-Energy 計劃支持的6 個涉能源互聯(lián)網(wǎng)項目中，RegModHarz 虛擬電廠項目是提高可再生能源利用率的源網(wǎng)荷儲系統(tǒng)典型示范案例。目前，該項目的電源側(cè)已同時擁有風(fēng)、光、生物質(zhì)能等多種可再生能源。該項目利用現(xiàn)代通信技術(shù)構(gòu)建了一套統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸標準，可以將分布式電源與虛擬電廠有效連接，把分布式電源的數(shù)據(jù)變化信息及時反饋到虛擬電廠，進而增強控制中心對場站發(fā)電數(shù)據(jù)變化的快速反應(yīng)和及時處理能力。為了更好地實現(xiàn)虛擬電廠對電源側(cè)和負荷側(cè)的雙向管理，該項目還根據(jù)家庭用戶的特點和需求開發(fā)了雙向能源管理系統(tǒng)（BEMI），該系統(tǒng)可遠程調(diào)控家庭用戶的用電情況，如用電量、用電時間。用戶每天的用電情況也會上傳到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，通過機器學(xué)習(xí)不斷優(yōu)化對源荷側(cè)電力的調(diào)控。另外，歐盟國家還組織實施了示范性智能電網(wǎng)工程（eTelligence）、FENIX 虛擬電廠項目，積極探索建立區(qū)域性的能源互聯(lián)網(wǎng)及電力市場，建立基于分布式能源的新型電力系統(tǒng)。

1.2 國內(nèi)研究進展

我國的源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)應(yīng)用研究時間不長。目前，已有部分省級電網(wǎng)企業(yè)和系統(tǒng)內(nèi)直屬單位依托能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，在源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)發(fā)展和智能互動領(lǐng)域開展了創(chuàng)新探索。

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司針對大規(guī)模源網(wǎng)荷如何實現(xiàn)“源隨荷動、荷隨網(wǎng)動”的難題，做了精準負荷控制關(guān)鍵技術(shù)的研究，在實踐中構(gòu)建了一套源網(wǎng)荷儲智能互動新模式。為進一步提升京津唐電網(wǎng)對新能源的優(yōu)化調(diào)度和實時控制能力，國家電網(wǎng)有限公司華北分部將電動汽車和分布式儲能納入電網(wǎng)，進行了積極的實踐探索。國網(wǎng)青海省電力公司針對可再生能源大數(shù)據(jù)的匯集、處理、存儲、服務(wù)和運營問題，構(gòu)建了全國第一個可再生能源大數(shù)據(jù)創(chuàng)新平臺，其被工業(yè)和信息化部列為示范平臺；國網(wǎng)天津市電力公司建立一個基于綠色辦公大樓的“5+1”綜合能源示范平臺，包括風(fēng)、光、儲、地?zé)帷⒊潆姌段宕蠊╇娤到y(tǒng)和一個綜合能源智慧管控平臺。

2 發(fā)展現(xiàn)狀

新能源的大規(guī)模應(yīng)用使得經(jīng)濟社會對能源的需求得到緩解，生態(tài)環(huán)境得到改善。但是，電力系統(tǒng)的建設(shè)步伐未能及時跟上新能源的應(yīng)用速度，不可避免地產(chǎn)生一些新問題。比如，湖北省新能源發(fā)電裝機容量在整個“十三五”期間提高了500%，預(yù)計2020—2030年仍能保持年均11%的速度快速增長。但是，湖北省部分地區(qū)電網(wǎng)對新能源的消納和外送能力當(dāng)前已經(jīng)達到飽和狀態(tài)。照此以往，電網(wǎng)調(diào)峰的難度和安全穩(wěn)定運行壓力越來越大。目前，新能源發(fā)電棄風(fēng)率、棄光率、棄水率仍處在高位，電力系統(tǒng)綜合效率不高、源網(wǎng)荷儲環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)不夠、各類電源互補互濟不足等深層次矛盾日益凸顯，亟待統(tǒng)籌優(yōu)化。

3 對策建議

3.1 加快構(gòu)建源網(wǎng)荷儲友好互動平臺

深入分析能源互聯(lián)網(wǎng)信息采集、感知、處理與應(yīng)用等環(huán)節(jié)要求，加強以“互聯(lián)網(wǎng)+清潔能源”為本質(zhì)特征的源網(wǎng)荷儲友好互動平臺構(gòu)建模式研究，促進各類能源互通互濟，源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)互動。將電網(wǎng)規(guī)劃的重心向新能源的并網(wǎng)和送出轉(zhuǎn)移，根據(jù)新能源電源的建設(shè)和并網(wǎng)進度，動態(tài)調(diào)整規(guī)劃電網(wǎng)建設(shè)時序，有效引導(dǎo)新能源投資方向，提高跨區(qū)域送電能力。

3.2 全面提升電力系統(tǒng)調(diào)峰能力

在電源側(cè)，爭取湖北省能源局出臺政策鼓勵煤電機組靈活性改造，爭取2025年前應(yīng)改盡改。爭取湖北省能源局出臺新能源優(yōu)先配置政策，對于實施煤電機組靈活性改造的發(fā)電企業(yè)配置新能源發(fā)展指標，對新增新能源項目要求配置儲能。

在電網(wǎng)側(cè)，加快推進大幕山等符合規(guī)劃的抽水蓄能電站前期工作。積極支持和服務(wù)煤電機組靈活性改造，合理安排年度計劃，為改造提供窗口期。

在負荷側(cè)，大力發(fā)展需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)，發(fā)揮電動汽車的靈活調(diào)節(jié)能力，建立湖北省內(nèi)可調(diào)節(jié)負荷資源庫，2025年前需求側(cè)響應(yīng)負荷達到最大負荷的5%。

在儲能側(cè)，全面推進儲能規(guī)?；瘧?yīng)用，在源網(wǎng)荷各側(cè)探索構(gòu)建應(yīng)用場景和商業(yè)模式，打造示范項目。同時，加強對集中式共享儲能和電制氫技術(shù)應(yīng)用的探索。

3.3 加快儲能建設(shè)及運營質(zhì)效提升

根據(jù)不同地區(qū)對靈活調(diào)節(jié)資源的需求、發(fā)展定位和特點，明確儲能發(fā)展規(guī)模和設(shè)施布局，合理確定接入范圍和建設(shè)時序并滾動調(diào)整，引導(dǎo)儲能合理布局、有序發(fā)展。加快推動儲能云平臺建設(shè)，創(chuàng)新儲能運營的體制機制，盡快實現(xiàn)儲能設(shè)備資源優(yōu)化配置和高效利用。

4 結(jié)語

在全國上下穩(wěn)步推進碳達峰、碳中和的背景下，有必要基于新能源最大化消納，研究源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)應(yīng)用。當(dāng)前，國網(wǎng)湖北省電力有限公司要妥善處理清潔發(fā)展與系統(tǒng)安全、電力保障、系統(tǒng)成本的關(guān)系，從電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負荷側(cè)、儲能側(cè)分別構(gòu)建具有湖北省特色的源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)運行模式，破除制約新能源消納的機制問題，全面提升當(dāng)?shù)匦履茉聪{水平，推進新能源產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，服務(wù)區(qū)域能源綠色轉(zhuǎn)型，助力具有中國特色且國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和“雙碳”目標落地實施。