国网上海电力——用电负荷管理系统破解电力供需难题

稿件来源：新华每日电讯

　　截至2017年7月25日,上海市气象台共发布了10个橙色高温预警,3个红色高温预警。在高温天气影响下,上海电网更是5天内三次刷新用电负荷历史最高记录。7月25日,上海电网用电负荷达到了3268.2万千瓦的历史新高水平。

　　近年来,随着上海国民经济的持续快速发展和人民生活水平的日益提高,上海市电力用电负荷屡创新高,负荷峰谷差逐年增大,对电网而言单一依靠发电侧调节负荷越加困难。

　　“供”与“用”之间的难题

　　据国网上海电力用电负荷管理中心统计,上海电网2006年最高负荷是1954.3万千瓦,而2016年最高负荷是3138.4万千瓦,十年间负荷增长率达到了60%。在一个自然年里,负荷也存在着显著峰谷差,2016年最低为862.4万千瓦,与最高负荷足足差了2276万千瓦。这些数据的背后呈现出供用电匹配的难度。

　　上海电网目前已经遇到“峰谷差”逐年增大的问题,但每年用电负荷最高的“尖峰时刻”时间都不长。如果为一年中的几次电力负荷紧张而增加发电能力,势必造成平时的电力供应能力过剩,这种为满足短暂的“尖峰需求”而投入的电网建设成本并不经济。既然“供”不能随意增加,那就要在“需”上做文章。

　　“调度部门对电网负荷有一个预估,如果能在预估缺口到来前的时间窗口内,让用户自行降负荷的话,就能达到供需平衡。”国网上海电力用电负荷管理中心负责人郑庆荣这样说。

　　“被动接受”到“主动举手”的解题方式——电力需求响应

　　用户自降负荷说起来简单,但是做起来不易。虽然近二十年来,用电负荷管理系统做到了限电到户,降负荷的效果立竿见影,但仍旧是一种硬性的行政化手段,其突发性不免给用户的生产带来影响,也难免会降低供电服务水平。

　　相较于负控限电,需求响应则更为人性化。需求响应本质上是一种用电负荷精细化管理方法,在企业内部寻找在用电高峰期被浪费掉的、可以调控的、可以节省的负荷,把这些负荷分门别类与调控模式联系起来、储备起来,在电力高峰时使用。

　　需求响应作为需求侧管理的一个特殊领域在我国尚处于起步阶段。2014年,在上海市政府的主导下,上海成为全国率先实行电力需求响应试点工作的城市,试点工作的亮点在于探索电力削减负荷指标市场化调剂交易。试点工作成功地得到了政府各级部门的肯定。

　　2016年的9月5日,上海再一次进行了需求响应工作,共有5家工业客户和55家楼宇客户积极参与并认购了需求响应指标。整个需求响应过程反映迅速,在需求响应启动指令发布后30分钟内共降负荷0.47万千瓦,达到了预期效果。

　　“参加需求响应试点工作,不仅能保证我们这座城市的电网安全,还能适当给予企业经济补偿,我们当然乐意加入。”在这次试点试验工作中,主动认购了400千瓦指标的上海新亚药业公司企业负责人这样评价。

　　“上海市电力需求响应管理平台”已于2017年投入运行,随着试点工作的深入,上海将实现电力客户之间的负荷自由交易,客户具有自由选择是否参与试点的权利,目标是最终实现电力需求侧管理工作转入市场化运作的轨道,在全国率先建成电力需求响应的电力负荷交易市场,形成接轨国际、领先全国的上海特色。

　　“刚柔并济”的解题思路——电力自动需求响应

　　目前上海电网已形成“五交四直”的受电格局,市外来电为上海市电力可靠供应发挥了积极重要作用。但上海电网作为华东电网的组成部分,依然面临特高压直流事故后系统频率稳定以及大功率缺额问题,存在大面积停电及拉限电风险。

　　需求响应考虑到了用户体验,采取了自主参与降负荷工作,但是真要到了危急时刻,再要让用户选择肯定为时已晚。如还采取“拉闸限电”这一方式,无疑又是回到了老路。因此一种“刚柔并济”的新方式——电力自动需求响应产生了。

　　电力自动需求响应就是按照每家用户的用电特性,以下降5%—20%负荷为标准,编制个性化的需求侧自动响应策略。在负荷危机时刻,自动对用户进行降负荷操作。

　　自动需求响应终端是安装在用户侧,直连用电设备的控制装置。降负荷指标只要一旦发布,终端就能按照事先定好的降负荷策略,瞬间切断用户的相关用电设备,直接省去了用户的操作,为用电负荷的下降争取了更快的时间。这就是自动需求响应的“刚”。

　　对于每个用户来讲,降负荷策略也是根据用户的实际情况来制订的。自动需求响应充分考虑到用户的个性化,根据每个用户不同的用电情况,通过量体裁衣式的降负荷策略,确保用户在降负荷时不影响安全和生产工作。这就是自动需求响应的“柔”。

　　自动需求响应的参与用户达到一定的体量,就能够产生用户尚未发生感受,就将负荷尖峰平于瞬息的效果。

　　“部分用户限电”到“每个用户发电”的解题畅想——电力海绵城市

　　作为国内最大的城市电网,上海电网在城市发展转型期呈现规模日益扩大、负荷特性清晰显著、电价调控灵活有效的特点。同时,根据预测,未来受到极端天气、市外来电受输电通道、局部地区电网建设受阻导致主设备重载过载等影响,上海电网仍将可能出现区域性、季节性、时段性的电力供应缺口,上海电网还将长期处于“紧平衡”状态。因此,不断的完善电力负荷管理手段,破解电力“供”与“用”之间这道难题,一直是负荷管理人的使命。

　　“我们在构思一个负荷海绵城市的理念,这将为我们的负荷管理开辟一条新的道路。”国网上海电力用电负荷管理中心的赵建立这样说。

　　将用电侧电力资源聚合成一个虚拟的可控集合体,参与电网的运行和调度,把每个电力用户看作一个电力海绵体,把整个城市用电侧部分看作是整体的电力海绵,实现“需求弹性,供需协同”。

　　随着技术手段、管理方法的日新月异,国网上海电力用电负荷管理系统技术水平和创新能力不断提升。创建20年之后,目前上海的负荷管理终端数量达2.85万台,系统监视能力达到1450万千瓦,控制能力达到370万千瓦,系统负荷管控能力达到了历史最高水平。