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智慧電網巧妙應“烤” 滾滾熱浪中浙江如何電力保供?
發佈時間 | 2023-08-16 09:15:02    

  上個週末,浙江多地再次登上全國最熱前十榜單;此前,世界氣象組織(WMO)和歐洲哥白尼氣象中心共同發佈聲明稱,今年7月是全球有記錄以來最熱的月份,多項氣溫紀錄被打破;7月中旬,“浙江熱到全國第一”也曾衝上社交平臺熱搜榜……

  每年夏秋季,全民開啟空調等製冷電器,疊加工業企業生産用電,都會讓電力總需求激增。近兩年極端高溫頻發,電力保供任務尤為艱巨。“迎峰度夏”是當前電力保供的關鍵詞,時段通常是6月15日至9月15日。在今年7月的第一波高溫之下,浙江全社會電力負荷較去年同期提前8天突破1億千瓦。

  當前,全國正處於經濟恢復和産業升級的關鍵期,還需繼續加強保供形勢預判。浙江怎樣度過用電尖峰時刻?如何進行調度和調劑,保障全省電網日常運作?近日,記者走訪浙江電力調度控制中心、浙能電廠等地,尋找答案。

  “尖峰時刻”怎樣疏解

  讓供需曲線像高原而非高峰是最佳選擇

  浙江不缺電量,缺的是電力。

  如果把全省電網比作四通八達的公路網,那麼電就是行駛在公路上的汽車。其中,電量相當於一段時間內過路車輛的總數,對應單位是千瓦時(度);電力是公路的輸送能力,表明每一時刻最多能通過多少輛車,對應單位為千瓦。

  不過,電路可不像公路,它絕不能堵車,面對時刻變化的全社會用電需求(即用電負荷),供應和需求兩端必須時刻實現平衡。

  2022年,浙江用電總量達到5799億千瓦時,與南韓、德國相當;最高用電負荷超1.02億千瓦,超過德國、法國的體量。兩者均處於全國第4位,對電力調度工作而言,是個不小的挑戰。

  為啥説浙江缺電力而非電量?去年7月至8月,全省用電量同比增長10%以上,尤其在8月增長超過15%,供應量並沒有拖後腿;而全省機組負荷率達到97%以上的“尖峰時刻”,在全年中僅佔23個小時,“缺電”其實是在高峰、尖峰期“交通”難以疏解。

  “為了滿足尖峰時刻而去新建電廠、增購外來電,其實並不經濟。”國網浙江電力調度運作處副處長孫文多説,“通過電力調度,讓供需曲線像高原而非高峰,是最佳選擇。”

  怎麼調?電網一頭連接燃煤燃氣電廠、水電站、風力光伏發電站等各種電源,一頭連接居民、企業等用戶。用戶不可控,傳統的調度方式是讓發電匹配用電需求。

  “50赫茲,是全電網的統一頻率。每個省都搭建了自動發電控制系統(AGC),它實時監視整個電網,通過智慧運算生成控制指令,調整機組的發電安排,保障全網穩定運作。”國網浙江電力調度運作處專職詹文達説。

  近日,在浙能樂清電廠的總控室大屏上,記者看到,6月中旬投産的兩台大型機組,運作負荷率在84%至86%之間不斷跳動。“燃煤機組會按照浙江電力調度控制中心的負荷指令自動調整機組負荷,高峰時段幾乎一分鐘就接一個指令,調整幅度從一兩萬千瓦到10萬千瓦不等。”浙能樂清電廠運作部副主任陳豪介紹。

  去年8月,樂清電廠建設了20兆瓦儲能設備,這臺“大型充電寶”不僅有每小時充放2萬度電的功能,還可以和燃煤機組聯動配合電網調度。陳豪介紹:“原本機組發電功率一分鐘可增減1.5萬千瓦,有電池之後1秒就能增減2萬千瓦,響應速度是水電機組的1.4倍、天然氣機組的2.3倍。”

  除了自産自用,外來電也是重要保障。6月底,白鶴灘水電站送浙特高壓通道投運,四川水電通往浙江再添800萬千瓦“高速公路”。按照政府間年度協議,目前,來自四川、寧夏、安徽、福建等省區的電力正源源不斷送入浙江。大規模外來電接入對電網穩定帶來挑戰,而隨著異常天氣越來越頻繁,高溫乾旱、來水偏枯又加劇了不確定性。

  7月至8月,浙江還和長三角地區多個兄弟省份開展電力互濟,也就是利用兩省用電高峰時段的差異,交換等量的電力資源。比如浙江在傍晚光伏減弱時常出現供電緊張的態勢,安徽一般在晚間迎來用電高峰。從7月1日起,安徽在16時到18時為浙江送電,浙江則在20時到22時為安徽送電。這樣的跨省調度也在考驗電網的輸送調配能力。

  調度看似是存量遊戲,卻與保電量、穩電價密不可分。去年,水電大省四川因高溫乾旱出現罕見的電力缺口,一定程度加劇了江浙等地供需緊張的態勢。為滿足用電需求,浙江通過省間電力現貨市場臨時增購高價電,並面向工商業用戶採取錯峰用電、讓電於民的措施,但也因此推高了用能成本。如果能統籌分配好電力資源、疏解高峰期壓力,將有助於緩解夏季缺電、電貴的局面。

  “電力大腦”如何運轉

  根據人口、産業等變化不斷修正迭代

  浙江電力調度控制中心,是全省電力資源的總控室。

  上個月,調度員們剛打完今年夏天的第一場硬仗。7月14日中午,浙江全社會用電負荷首次突破1.1億千瓦,比4個三峽電站所有機組開足馬力還要多。

  可以想像,如果在高峰出現後才反應,不可避免地會出現調度不開、供應遲緩等滯後的情況。能不能預知用電需求的走勢,提前做好電力資源佈局?首戰告捷離不開聰明的“電力大腦”。

  走進浙江電力調度控制中心,“經濟運作數字駕駛艙”的電子屏佔滿整個墻面。不同模組和各色曲線,有的做同期對比,有的正實時變化,調度員抬頭就能掌握“電力大腦”提供的關鍵資訊。他們面前是兩台電腦和一台座機,鈴聲一響就快速接聽、溝通調度安排。

  浙江電力調度控制中心調度員黃啟航介紹,去年5月,研發團隊整合全省電力數據、開發大數據計算模型,打造出數字駕駛艙。“模型不僅基於歷史數據,還要考慮當下的産業因素、用電習慣。”比如溫臺地區,不少中小微企業習慣在每月1日和15日放假,隨之工業用電負荷就會明顯下降。

  其中,平衡預警屏模組起關鍵的預報作用。它會自動生成未來24小時的備用電力預測曲線,每分鐘實時更新,以此指導控制中心生成調度指令。如果發現未來4小時內某個時刻的備用發電能力不夠,大屏就會變紅告警,併為調度員提供輔助決策建議,看是否要增開發電機組或購買外來電。

  “原先,調度員需要每15分鐘根據各地數據和專業經驗來更新負荷預測情況,有了數字駕駛艙,不僅大幅提高了預測精準度,還降低了人工維護頻次,大大減輕我們的工作量。”黃啟航説。

  結束一天的戰鬥,“電力大腦”還會復盤評估、充盈“頭腦”。“沒有一勞永逸的模型,必鬚根據地區的人口、産業等變化,不斷修正迭代。”黃啟航説,目前,數字駕駛艙的超短期預測精度已提升至99.5%。

  不過,比起規規矩矩按調度行事的火電,以風電、光伏為主的新能源電力可不聽話。 “天氣是最關鍵的影響因素,一朵雲過境就能讓光伏發電大受影響。”孫文多説。新能源靠天吃飯,隨機性、間歇性和波動性極大。同時,午休時間光伏大發、半夜風機高速運轉,往往和生産生活用電高峰錯配。

  以往,新能源電力因不受控制被稱作“垃圾電”,如今其規模已不容忽視。今年3月,浙江新能源裝機突破3000萬千瓦,日發電量最高達1.56億千瓦時,已成為全省第二大出力電源。尤其是浙江分佈式光伏規模較大,零散在屋頂上的“微電源”,讓電網控制對象激增至數萬個,預測難度指數級上升。

  為了摸準新能源的“怪脾氣”,研發團隊把天氣預報和電力數據疊加起來,開發出針對新能源的預測系統,抓住一陣風、一縷光、每一度溫差的變化,剖析它們與能量間的兌換密碼。今年1月至7月,光伏和風電功率預測準確率分別為96.4%和91.4%,遠高於行業要求80%的預測標準。

  如今,一些用電新特徵正在形成:傍晚下班前,光伏已經歇業、用電仍在高峰,需要火電全力頂上;晚上睡前時間,外來電替換火電進行滿功率輸送,與鄰省用電高峰相統籌。“以前是上午和下午各一個高峰,隨著新能源的大規模加入,調峰難點從白天變為傍晚和晚間。”黃啟航説。

  短短一年多,數字駕駛艙有了兩套模式。模式一以滿足全部電力需求為導向;模式二則是以用電成本最優為導向,考慮發用電的經濟性。從“夠用”到“實惠”,浙江智慧電網展現出更大的抱負。

  哪些潛力可以挖掘

  用虛擬電廠盤活“碎片”資源成為新解法

  7月10日至8月10日,浙江省節能宣傳月系列活動在各地舉行。下班隨手關燈、調高空調溫度、晚上給車充電……這些微小的節能行動真的有用嗎?答案是“有”,如果在統一指揮之下,還會有大用。

  “需求側管理”其實在生活中隨處可見。比如倡導上下班錯峰出行,就是為了緩解出行高峰時的交通緊張狀況。據國新辦發佈的資訊,從多年電力運作情況看,全國每年用電負荷高於95%的尖峰負荷,發生的時間只有幾十小時,如果能在期間適當錯避峰用電,就可以節約5000萬千瓦以上的發電資源。

  因此,除了統籌好發電端,改變需求端的用電方式成為當前和未來的新重點。“多年來,讓發電、供電單向配合用電的傳統調度模式,正在向發—輸—用—儲聯動調度的新模式轉型。”孫文多説。

  空調是最常見的用電設備。隨著産業結構優化和居民生活水準的提高,夏季空調製冷的需求越來越大。而浙江中小微企業數量眾多,生産時間靈活、負荷升降幅度大。目前,全省最大日空調負荷已佔到最高負荷約40%。根據科學測算,空調只需調高一度,就可以減少全省負荷約7%至8%。

  去年下半年,浙江各地陸續成立電力負荷管理中心,率先從空調負荷挖潛入手。各地供電公司為政府、學校、商場等公共場所的空調安裝智慧控制設備,它們時刻監測著空調的用電情況,能夠根據電力部門的指令自動調節溫度,在用電高峰期為居民、醫院、重點企業等“讓行”。

  “我們倡導‘夏26℃、冬20℃’,其實僅調整1℃,人體在15到30分鐘甚至更長時間內幾乎感覺不到明顯的溫度變化。”國網浙江電力負荷管理中心主任嚴華江表示,這項舉措可以兼顧生活“無感”和柔性調控,計劃今夏全省可調節負荷最高達200萬千瓦。

  除了生産生活用電,越來越多新業態新主體正在加入電網。比如數以萬計的新能源汽車充換電站、被稱作“巨型充電寶”的新型儲能、大數據中心的備用發電設備等。它們啟動更隨機、運作更複雜,有些還兼具存電、放電功能。

  面對這些調度控制中心管不過來的“碎片”資源,虛擬電廠成為新解法。業內人士為我們打了一個形象的比方:如果電網是公路網,火電、水電、核電就是傳統計程車,閒散在終端用戶的資源就是社會車輛。而虛擬電廠就像網約車平臺,把願意“賺外快”的社會車輛聚合起來統一參與全省調度。這離不開創新的商業機制。

  近日中午1時,海寧體育館附近的一家快充站門前有大量新能源營運車輛在排隊。原來,這家充電站已經接入當地的虛擬電廠平臺,中午午休時段用電處於低谷,此時光伏發電量大增,平臺將度電價格降到0.6元,不到高峰時段的一半,吸引新能源汽車前來充電,幫助電網消化用不掉的光伏電力。

  在義烏小商品市場,一棟商業樓宇剛接入虛擬電廠平臺。在夏季用電高峰時,業主可以響應平臺指令,調高空調溫度、關掉照明燈,每省下1度電就能獲得8元的收入。

  “目前的難點在於沒有匹配計量設備,難以核查參與調度的電量。而安裝計量和通信設備將是一筆巨大的投入,相比起到的調度作用是否足夠經濟,也是業內的疑慮。”孫文多説,對於這項新鮮事物,全省多地仍在試點探索。

  可以期待的是,浙江正在打造一張富有彈性的智慧電網,它不僅能應對夏季用電高峰,還將為越來越“綠”的能源結構做好準備。 

來源:潮新聞    | 撰稿:胡靜漪 周林怡 通訊員 張正華 黃琳    | 責編:汪傑菲    審核:張淵

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