來源:中國能源新聞網(wǎng) 時(shí)間:2023-09-13 09:56
陳小良
新中國成立以來,我國已經(jīng)建成以國家、區(qū)域、省、地、縣五級(jí)調(diào)度為主體的基于行政區(qū)劃的電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度管理體系。實(shí)踐證明,這種體系在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面發(fā)揮了決定性作用。
隨著分布式電源和儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的用戶端以電網(wǎng)形態(tài)發(fā)展是必然趨勢(shì)。從未來的趨勢(shì)看,這種電網(wǎng)形態(tài)不僅將形成以電源為核心的輻射狀電網(wǎng),多電源的環(huán)狀電網(wǎng)更將成為趨勢(shì)。為促進(jìn)新型電力系統(tǒng)的建設(shè),支撐新型能源體系建設(shè),在電網(wǎng)總體架構(gòu)中,明確用戶端電網(wǎng)形態(tài)定義與定位十分重要。
清晰認(rèn)識(shí)區(qū)塊電網(wǎng)的價(jià)值
區(qū)塊電網(wǎng)是包含了若干個(gè)微電網(wǎng)的具有清晰的地理和電力網(wǎng)絡(luò)邊界的連接著分布式能源、儲(chǔ)能和負(fù)荷,有智能信息系統(tǒng)支撐管理,可以在與外部電網(wǎng)連接運(yùn)行或獨(dú)立運(yùn)行兩種模式間自動(dòng)切換的單一實(shí)體。用一句簡單的話來表述:具有清晰邊界,能聯(lián)網(wǎng)和孤網(wǎng)運(yùn)行,能自主智能管理,規(guī)模適當(dāng)?shù)碾娋W(wǎng)單元。
在新型電力系統(tǒng)建設(shè)過程中,優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以應(yīng)對(duì)面臨的新問題新挑戰(zhàn)是一個(gè)重要的措施。筆者認(rèn)為,未來的電網(wǎng)形態(tài)是,以優(yōu)化利用新能源電力電量為重點(diǎn),以支撐區(qū)塊綜合能源系統(tǒng)的區(qū)塊電網(wǎng)為單元,城鎮(zhèn)電網(wǎng)和電源基地局部電網(wǎng)為基礎(chǔ),負(fù)荷密集的受端電網(wǎng)為重心,超特高壓電網(wǎng)為輸送與交換平臺(tái)的多電壓等級(jí)、交直流并存、分層分區(qū)的新形態(tài)新模式。因此,區(qū)塊電網(wǎng)在未來電網(wǎng)格局中有著重要的作用與地位。區(qū)塊電網(wǎng)的形成與發(fā)展,有以下幾個(gè)方面的效益:
一是環(huán)境效益,有利于利用風(fēng)光等可再生能源發(fā)電和其他分布式能源,減少溫室氣體排放。
二是技術(shù)效益,有利于通過區(qū)塊電網(wǎng)內(nèi)部的電力交換,就地平衡電力電量,對(duì)大電網(wǎng)起到削峰填谷的作用;有利于電網(wǎng)末端的電壓調(diào)節(jié),降低配電網(wǎng)線損;更有利于提高用戶可靠性,增加電網(wǎng)靈活性。
三是經(jīng)濟(jì)效益,有利于電力市場建設(shè),通過區(qū)塊電網(wǎng)可以發(fā)揮其聚合作用,以電源聚合體、儲(chǔ)能聚合體或虛擬電廠方式參與市場交易。從長遠(yuǎn)看,如果政策允許,也可以利用區(qū)塊鏈技術(shù),實(shí)現(xiàn)區(qū)塊電網(wǎng)內(nèi)部的端對(duì)端電力交易;有利于減少電網(wǎng)擴(kuò)容投入,降低用戶用電費(fèi)用;有利于帶動(dòng)微電網(wǎng)、區(qū)塊電網(wǎng)的整體開發(fā),成套設(shè)備技術(shù)升級(jí)、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,成為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn),拉動(dòng)投資。
四是管理效益,可以分解管理責(zé)任,通過規(guī)范的區(qū)塊電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行管理功能標(biāo)準(zhǔn),以智能控制手段實(shí)現(xiàn)區(qū)塊電網(wǎng)的自主管理,避免用戶端網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的無序現(xiàn)象,大大降低新型電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)爆炸給管理方式和信息控制帶來的管理困難。
區(qū)塊電網(wǎng)是一個(gè)新型的電網(wǎng)形態(tài),是新生事物,必將對(duì)電網(wǎng)管理模式、區(qū)塊電網(wǎng)與主網(wǎng)的技術(shù)關(guān)系、安全防御措施架構(gòu)、電力市場模式、用戶電價(jià)形成機(jī)制等產(chǎn)生影響,要深入研究,先立后破,試點(diǎn)先行,有序推進(jìn)。
推動(dòng)區(qū)塊電網(wǎng)有序發(fā)展的建議
區(qū)塊電網(wǎng)形態(tài)是在能源轉(zhuǎn)型和分布式新能源及其發(fā)電、儲(chǔ)能等電力新技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生的,有其必然性。但是如果不能合理界定區(qū)塊電網(wǎng)與主網(wǎng)的管理、調(diào)度、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)關(guān)系,無序發(fā)展,就難以發(fā)揮預(yù)期的效益與優(yōu)勢(shì),反而成為電網(wǎng)管理的新難點(diǎn)。
為了區(qū)塊電網(wǎng)的健康有序發(fā)展,談幾點(diǎn)想法:
一是區(qū)塊電網(wǎng)與主網(wǎng)的管理關(guān)系。區(qū)塊電網(wǎng)是用戶端的網(wǎng)絡(luò),其管理可按照現(xiàn)行電網(wǎng)企業(yè)與用戶、電廠的關(guān)系進(jìn)行界定。區(qū)塊電網(wǎng)可以與電網(wǎng)企業(yè)協(xié)商并委托管理,也可自行管理。但為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,政府應(yīng)授予電網(wǎng)企業(yè)對(duì)區(qū)塊電網(wǎng)的業(yè)務(wù)指導(dǎo)權(quán)和緊急狀態(tài)下的處置權(quán),具體內(nèi)涵可以制定相應(yīng)的規(guī)范。
二是區(qū)塊電網(wǎng)的調(diào)度關(guān)系。因?yàn)閰^(qū)塊電網(wǎng)含有電源、儲(chǔ)能等,為保證區(qū)塊電網(wǎng)的安全優(yōu)質(zhì)運(yùn)行,理論上講是需要調(diào)度的,那誰負(fù)責(zé)調(diào)度?根據(jù)區(qū)塊電網(wǎng)的定義,成熟的區(qū)塊電網(wǎng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行調(diào)度控制的自動(dòng)化,其與主網(wǎng)之間可以按照虛擬電廠模式、負(fù)荷聚合商模式和孤網(wǎng)運(yùn)行模式納入上層調(diào)度的計(jì)劃、安全與緊急狀態(tài)管理。上層調(diào)度原則上不直接控制區(qū)塊電網(wǎng)內(nèi)部的設(shè)施,緊急狀態(tài)情況下除外。
三是區(qū)塊電網(wǎng)的信息采集與管理。區(qū)塊電網(wǎng)應(yīng)建立規(guī)范的數(shù)據(jù)庫,記錄區(qū)塊電網(wǎng)的電源、儲(chǔ)能、用戶、電力網(wǎng)絡(luò)和信息基礎(chǔ)設(shè)施等的設(shè)備銘牌數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)庫按照精益采集、分級(jí)使用、確保信息安全的原則,報(bào)送有關(guān)部門和上層調(diào)度,以確保我國電力統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的全面準(zhǔn)確和電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠。應(yīng)制定區(qū)塊電網(wǎng)信息采集與管理規(guī)范。要高度重視區(qū)塊電網(wǎng)信息系統(tǒng)的信息安全問題,不宜將區(qū)塊電網(wǎng)內(nèi)的分布式電源信息直接納入主網(wǎng)生產(chǎn)控制區(qū)。
四是區(qū)塊電網(wǎng)的規(guī)劃。區(qū)塊電網(wǎng)的發(fā)展,特別是基于新園區(qū)的區(qū)塊電網(wǎng),應(yīng)按照新型電力系統(tǒng)發(fā)展的要求進(jìn)行規(guī)劃,應(yīng)在充分研究電力需求與分布、各種分布式電源發(fā)電特性、影響電力需求的分布式能源設(shè)施、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車等移動(dòng)式儲(chǔ)能設(shè)施(注意考慮充電和放電兩種模式)的作用與影響等方面的基礎(chǔ)上,按照與外部電網(wǎng)約定交換條件,以有利于區(qū)塊電網(wǎng)地域內(nèi)實(shí)現(xiàn)減碳目標(biāo),鼓勵(lì)區(qū)塊電網(wǎng)內(nèi)部資源互通、就地平衡的原則,進(jìn)行電力電量平衡和安全分析,優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和智能化信息基礎(chǔ)設(shè)施等,同時(shí)要計(jì)及主網(wǎng)應(yīng)急處理、保證重點(diǎn)用戶供電、需求側(cè)響應(yīng)、黑啟動(dòng)、孤網(wǎng)運(yùn)行、端對(duì)端電力交易等影響。在規(guī)劃方法上,采用與主網(wǎng)規(guī)劃迭代協(xié)調(diào)的尋優(yōu)方式。
五是區(qū)塊電網(wǎng)的保供機(jī)制。要充分發(fā)揮區(qū)塊電網(wǎng)在保證區(qū)塊內(nèi)用戶供電可靠性方面的優(yōu)勢(shì),服從與支撐主網(wǎng)安全防御體系,配置好主網(wǎng)要求的低頻、低壓切負(fù)荷措施和必要的切機(jī)或孤網(wǎng)運(yùn)行措施;要按照與主網(wǎng)的交換計(jì)劃,優(yōu)化安排好區(qū)塊電網(wǎng)的運(yùn)行方式和安全措施;要按照保證區(qū)塊電力平衡、穩(wěn)定運(yùn)行,分級(jí)保障重點(diǎn)用戶供電的原則,制定孤網(wǎng)運(yùn)行預(yù)案和黑啟動(dòng)預(yù)案。
六是區(qū)塊電網(wǎng)的需求側(cè)響應(yīng)。需求響應(yīng)是能源資源優(yōu)化利用、電網(wǎng)削峰填谷、電力用戶智能用電的重要手段。在區(qū)塊電網(wǎng)形態(tài)下,區(qū)塊內(nèi)的用戶如何參與需求側(cè)響應(yīng)?原則上,由區(qū)塊電網(wǎng)作為一個(gè)集合體參與主網(wǎng)的需求側(cè)響應(yīng),并由區(qū)塊電網(wǎng)智能信息系統(tǒng)按照約定的規(guī)則在區(qū)塊內(nèi)完成相應(yīng)需求調(diào)整與激勵(lì)補(bǔ)貼的分解。
七是區(qū)塊電網(wǎng)與電力市場。在區(qū)塊電網(wǎng)形態(tài)下,電力市場包括外部電力市場和內(nèi)部電力市場。在外部電力市場中,原則上,區(qū)塊電網(wǎng)通過集合電源或儲(chǔ)能等多種模式,以一個(gè)市場主體身份參與電力市場交易。內(nèi)部電力市場的建立,對(duì)于鼓勵(lì)分布式新能源發(fā)展具有十分重要的意義,其主要模式是以區(qū)塊鏈技術(shù)為支撐,實(shí)現(xiàn)單一用戶(或微電網(wǎng))與其他單一用戶(或微電網(wǎng))間的直接交易。但是,這種內(nèi)部電力市場模式的建立,需要相應(yīng)的法律支撐和政策支持,應(yīng)加快研究,審慎決策,先行試點(diǎn),逐步推廣。
八是區(qū)塊電網(wǎng)與電動(dòng)汽車。目前,電動(dòng)汽車電池的功率已經(jīng)達(dá)到幾十千瓦到幾百千瓦。乘用車的電池容量也根據(jù)續(xù)航里程的長短和車的大小不同,達(dá)到 40~100千瓦時(shí)。如果一個(gè)家庭用電負(fù)荷按2千瓦計(jì)算,汽車電池可以保證20~50小時(shí)的用電,即使5千瓦的容量,也可以提供8~20小時(shí)用電。這樣的保障供電的作用已經(jīng)不可小覷了。特別是,汽車電池的安全性已經(jīng)得到很好的解決,電動(dòng)汽車推廣的速度也非常快。因此,對(duì)于樓宇和社區(qū)來說,電動(dòng)汽車可以成為區(qū)塊電網(wǎng)保障供電和系統(tǒng)調(diào)節(jié)的重要資源,也自然而然成為大電網(wǎng)儲(chǔ)能容量的重要組成部分。關(guān)鍵是要解決技術(shù)和激勵(lì)政策問題。可否考慮建立“汽車—家庭微電網(wǎng)—樓宇(或社區(qū))區(qū)塊電網(wǎng)—大電網(wǎng)”逐級(jí)關(guān)系鏈,讓汽車擁有者可以感受到直接效益,促進(jìn)V2G發(fā)展?也就是說先從V2H(汽車對(duì)家庭)起步,讓電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能功能與家庭用電建立聯(lián)系,采用實(shí)體或虛擬V2H系統(tǒng),讓電動(dòng)汽車成為自家的備用電源和能源優(yōu)化計(jì)劃的調(diào)節(jié)電源。然后,實(shí)現(xiàn)V2B(汽車對(duì)區(qū)塊電網(wǎng)),讓電動(dòng)汽車(也可以通過家庭微電網(wǎng))在區(qū)塊電網(wǎng)電力市場進(jìn)行電力交易,從而發(fā)揮其在區(qū)塊電網(wǎng)中的電力保障和錯(cuò)峰調(diào)節(jié)作用。再然后,實(shí)現(xiàn)V2G,只要每個(gè)電動(dòng)車愿意接入電網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng),通過合理有效的電價(jià)機(jī)制就可以實(shí)現(xiàn)V2G的各項(xiàng)理想功能。當(dāng)然我們還需更廣泛地建設(shè)便捷高效低成本充電樁,以及讓電動(dòng)車電池為家庭供電所需的接口或軟件系統(tǒng)。
九是關(guān)鍵技術(shù)與政策問題。區(qū)塊電網(wǎng)形態(tài)的形成與發(fā)展進(jìn)程,取決于一些關(guān)鍵技術(shù)的成熟度,也取決于政策和法律問題的解決。在技術(shù)層面上,需要加快研究區(qū)塊電網(wǎng)級(jí)別交流組網(wǎng)的生產(chǎn)模擬、穩(wěn)定運(yùn)行、電壓控制、繼電保護(hù)、自動(dòng)解網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)品以及直流組網(wǎng)的相關(guān)技術(shù),區(qū)塊電網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)與能量管理系統(tǒng)等區(qū)塊電網(wǎng)智能信息控制系統(tǒng)也需要加快研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)用化。此外,用于區(qū)塊電網(wǎng)的新型儲(chǔ)能的安全問題仍然需要高度關(guān)注。在法律和政策層面上,要解決區(qū)塊電網(wǎng)內(nèi)用戶的電力交易許可的法律問題和區(qū)塊電網(wǎng)所涉及的電價(jià)形成機(jī)制問題。
十是區(qū)塊電網(wǎng)與區(qū)域能源系統(tǒng)。區(qū)塊電網(wǎng)是區(qū)域能源系統(tǒng)或者說是綜合智慧能源系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi),區(qū)域能源系統(tǒng)或綜合智慧能源系統(tǒng)應(yīng)該是以區(qū)塊電網(wǎng)為主體,以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐的能源互聯(lián)網(wǎng)。由于分布式能源發(fā)電規(guī)模小、地域分散、間歇性特性突出,由大電網(wǎng)集中管理消納投資大、效率低。沒有區(qū)塊電網(wǎng)作為基礎(chǔ)和支撐,綜合智慧能源系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)其應(yīng)該具有的系統(tǒng)性、整體性、智慧性功能。通過區(qū)塊電網(wǎng)加物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可以把用電、用熱、用冷等用能形式與儲(chǔ)電、儲(chǔ)熱、蓄冷和不同形式的發(fā)電、產(chǎn)熱和供冷設(shè)施通過電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上組成一個(gè)系統(tǒng),并可以進(jìn)行用能和二氧化碳減排優(yōu)化,而且在用戶服務(wù)上也可以基于智能電表實(shí)現(xiàn)多能表合一、能源計(jì)劃等綜合能源服務(wù)項(xiàng)目。因此,采用“包產(chǎn)到戶”思路,以區(qū)塊電網(wǎng)為平臺(tái)就地實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)配置,并拓展帶動(dòng)各種能源形式的綜合智慧利用,是能源變革中比較現(xiàn)實(shí)可行的重要措施。
?。ㄗ髡呦抵袊姍C(jī)工程學(xué)會(huì)原副秘書長)
責(zé)任編輯:沈馨蕊
校對(duì):許艷