2022年,国家发展改革委、国家能源局联合印发的《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》指出加快建设全国统一电力市场体系是推动能源绿色低碳转型,实现碳达峰碳中和的必要手段。电力市场机制能推动全社会共担能源转型成本、共享绿色发展成果,是如期实现碳达峰碳中和目标的有力保障。
在过去的一年里,据国家能源局数据显示,全国可再生能源发电装机规模历史性突破10亿千瓦,水电、风电、光伏装机均超3亿千瓦,海上风电装机规模跃居世界第一位,可再生能源发电量达2.48万亿千瓦时,占全社会用电量的29.8%,新能源年发电量首次突破1万亿千瓦时大关。
但由于新能源发电与负荷同时率低,高比例新能源接入意味着弃风弃光率必然有所提升。“弃风弃光”问题最开始出现在2010年,新能源进入规模化发展阶段,并网装机容量快速增长,但由于新能源的间歇性、波动性及随机性特点,传统电网建设和消纳机制滞后,“弃风弃光”开始出现,并在2016年前后出现高峰。新能源发展的主要矛盾也逐步转为系统消纳问题。
“十四五”期间是碳达峰的关键期和窗口期,新能源将迎来更大规模、更高速度的发展,消纳利用压力持续增长。预计,2025年全国新能源并网装机将达10.5亿千瓦左右,新能源将保持年均1亿千瓦左右的高速增长,规模达到“十三五”时期的1.4倍。同时,“十四五”期间新能源新增发电量占全部新增电量的比重,将由“十三五”期间的25%快速提升至45%。整体来看,“十四五”新能源消纳利用难度将大幅增加。
为此,2022年7月28日召开的中共中央政治局会议明确指出,提升能源资源供应保障能力,加大力度规划建设新能源供给消纳体系,装机规模和消纳水平是新能源高质量发展的两翼,当前新能源装机容量快速攀升,同时也必须解决好消纳问题,否则较为严重的“弃风弃光”现象可能会再度反弹,从而影响能源安全和“双碳”进程。
“弃风弃光”问题得不到解决,新能源就很难全面快速发展。经过多年的研发与创新,三川智控™利用核心技术产品,可以构建起“智控需求侧响应(ADR)+虚拟电厂”,实现微电网和大电网稳定“双模运行”的体系,为改变电力供需结构,有效促进本地消纳,减少“弃风弃光”问题提供有效解决方案。
在原有电力“供给侧”产能不变的情况下,在用户端,也就是“需求侧”通过数字化智能管控技术,实现有序用电的模式,即切除某些次要的用电设备,调控出一定规模比例的电能保障主体用电设备的稳定运行,这就是需求侧能源的规模化虚拟电厂(VPP,Virtue Power Plant)调配。
武汉大学就是需求侧能源的规模化虚拟电厂调配的纯熟应用案例之一。目前超过1万间学生公寓实现了ADR,峰值时关掉一台(每间)空调(约 1.5 匹,1.2千瓦),一次性腾挪出12兆瓦电量,相当于1/4 学校用电量,在城市用电高峰期,保障学生公寓在可用其他电器的同时,学校用电不会超过供给电力额度,为教学科研用电提供了保障,成功运行7年,效益显著。
ADR+VPP双模运行,能有效促进本地消纳。当新能源充足时,可以通过三川智控™的专利产品双供电电源UPS智能切换装置将供电模式由大电网切换到新电源的微电网模式,进行绿电本地消纳;而当新能源电力出现波动时,则通过装置调控到大电网运行模式,同时通过“智控需求侧响应”技术保障用电设备主体的安全稳定运行。
双供电电源UPS智能切换装置是革命性电力级别的UPS,采用的是交流过零点技术,100倍于传统ATS电气工作寿命;可实现高速无感切换,速度达22Hz,保障用电的持续性;具备柔性负荷管控和用电异常的预测、预警、预报功能,通过“云端”实现全生命周期负荷在线动态管控。
典型案例:最高可靠性要求的某铁路电务系统的应用。2021年1月,某铁路集团公司经研究,决定应用三川智控™的双电源智能切换装置,在其中的2站实行大电网+微电网双模运行模式,对可再生资源进行本地消纳,促进近零碳电力系统发展。
(现场设备临时安装示意图)
期间,三川智控™工业物联网平台与“铁路云”内部呼应,对所建设的“嵌入式智能双电源控制器”的海量数据快速采集并建立分析、决策、控制体系,可以同步完成决策于千里之外的物联网能源管控体系,确保更加安全、更加可靠、更加精准的海量目标、海量任务同步协同管理、控制,高效地完成市电与绿电的智能调控,提升可再生能源利用效率。
(双电源智能安全切换系统图)
ADR+VPP是分布式消纳各类本地绿色能源的基础,实现对绿色能源的高效利用,是构架“大电网平台支撑,微电网遍地开花”低碳新型电力系统的基础,是实现“电力负荷越大,电力储能越多”的等量供需平衡良性储能架构的关键。
如果在2030年前,国家能源需求侧30%以上电力负荷达到“智控需求侧响应(ADR)”的智能微电网水平,则可以直接对不稳定清洁能源消纳的能力提升到40%以上,这对于目前的电力能源供给结构实现变革,从而降低对火力发电的依赖,为实现双碳目标提供有力保障。