北极星智能电网在线讯:从“源随荷动”到“源网荷储”，为保证电力供需平衡，促进新能源消纳，电网面临着崭新的挑战。近日，国家电网印发《国家电网有限公司电力需求响应工作两年行动计划（2020~2021年）》，不断发掘、发挥需求侧资源作用，扩大需求响应规模，催生多元化、规模化、市场化发展应用，让电网更智能，用能更清洁，客户更满意。
电量“众筹” 移峰填谷
用户瞬间响应电网需求，高灵活性电网走到台前
高温总是与夏季相伴，每到此时，用电负荷节节攀升，给电网造成巨大压力。
然而，8月21日13时，正值上海市午间高温时分，位于上海市浦东新区的鲁能国际中心商务楼却在主动降低用电负荷。在智慧能源管理系统的自动调节下，商务楼关闭了停车场部分照明灯，调整了中央空调的一些参数，这种状态持续了一个小时。商务楼内的工作人员并没有什么感觉，但这项智能化的操作降低了290千瓦的用电负荷。
8月中旬以来，上海中心气象台连续发布多次高温黄色、橙色预警信号，上海市多区最高气温达到38摄氏度。持续高温影响下，8月14日，上海电网用电负荷首次突破3300万千瓦大关，达到3311万千瓦，给电网带来新挑战。
为保障电网运行安全，8月21日13时至14时，国网上海市电力公司开展了削峰电力需求响应，响应负荷共计21.87万千瓦，响应率104%。这是今夏上海实施的第一次削峰电力需求响应。当天，共有5个负荷集成商、304个用户参与此次需求响应。
近年来，负荷侧参与电网调峰、调频的作用逐渐突显。电网运行模式从传统的“源随荷动”向“源网荷储”友好互动模式转变，电力需求响应是促进源网荷储友好互动的重要手段。
电力需求响应是指通过分时电价等市场价格信号或资金补贴等激励机制，引导鼓励电力用户改变原有电力消费模式的用能行为，以促进电力供需平衡，保障电网稳定运行。国家电网积极开展适应于能源互联网发展形态的电力需求响应工作，印发《国家电网有限公司电力需求响应工作两年行动计划（2020~2021年）》，充分发挥电力需求响应在促进发、输、配、用全过程高效运行和精准投资中的重要作用，助力系统安全运行、经济运行，实现系统效益最大化。
电力需求响应让电源、电网、负荷侧、储能的关系更加和谐，也让参与方受益颇多。鲁能国际中心商务楼信息主管陆晓丹介绍：“我们利用楼宇原有的空调资源，通过中央空调交互终端实现空调负荷的柔性调控。这次降低的负荷，不仅没有影响大楼的舒适度，而且我们还拿到了补贴，真是件一举多得的好事。”
电网有削峰需求，也有填谷需求。近年来，我国电动汽车数量增长迅猛，充电需求旺盛。国家电网积极推广有序充电桩，通过市场机制引导用电负荷移峰填谷。“国家电网通过峰谷价格机制鼓励大家低谷多充电、高峰少充电。电动汽车与电网形成良性互动，对于优化电网运行曲线、提升电网运行经济性也将有所助益。”北京电力交易中心相关业务负责人说。
耗电大户成“发电厂”，迸发无穷力量
如今，多能互补、智慧能源协调互动受到各界关注。
记者了解到，参加8月21日上海电力需求响应的客户是由智慧能源服务平台汇集、聚合起来的，参与主体涵盖了工业生产移峰、自备电厂、冷热电三联供、冰蓄冷空调机组、电力储能设施、公共充电站等多类型用户。
在参加响应的主体中，一些商务楼宇被称为“虚拟电厂”。“虚拟电厂并不是真正的电厂，而是进行了智慧用能控制改造的负荷侧用户，它可以是商务楼宇，也可以是工厂生产线。大楼和工厂装载的智能终端可以在线监测用电需求，柔性调节用电负荷，实现对分布式资源的有效聚合和协调调控，达成与常规发电厂相近的效果。”国网上海客服中心需求侧管理中心专家赵建立解释道。
以商务楼宇为例，当电网发出降负荷指令时，智能终端可以柔性调节空调、电梯、储能、三联供机组的运行方式，既不影响用户的用能体验，又降低了用电负荷，一幢大楼即刻变身为一座为电网输送电能的“发电厂”。
今年，国家电网推广省级智慧能源服务平台建设，聚集可调节负荷资源，挖掘需求响应价值。“省级智慧能源服务平台发展成熟后，将聚集大量可调节负荷资源，并汇集各种能源数据。这些数据将为开展精准调节负荷提供重要支撑，让源网荷储互动更高效、更智能。”赵建立告诉记者。
智慧能源是未来的发展趋势，对冷热电气进行优化互补运行控制，有利于提升电网负荷侧调控能力，构建更经济、更绿色、更安全的能源互联网。
8月20日上午9时，江苏扬州供电公司电力调度控制中心工作人员吴佳佳通过综合能源协调控制系统，对扬州和昌运河东郡小区地源热泵的控制模块发出升温2摄氏度指令，20分钟后，地源热泵的温度从12摄氏度上升到14摄氏度，2个小时共“挪用”电量400千瓦时，实现对外部电网的紧急功率支撑。短时间的正负2摄氏度温差调控，居民几乎无感知，但创造了用户与电网友好互动的新模式。
随着电网与负荷侧用户的互动更广泛、更精准，电网应对负荷尖峰的能力将显著提高，供电可靠性大幅提升，用户体验越来越好。
新能源联手储能 共谋发展
近年来，光伏扶贫成为我国贫困地区脱贫致富的重要方式。一座座拔地而起的光伏扶贫电站，成了贫困群众靠得住的“阳光银行”。
光伏扶贫电站不断增多，随之而来的光伏消纳问题也日益突显。
营里乡位于河北省与山西省交界处的太行山深山区，处于配电网末端，供电半径长，用电量偏低。据统计，2019年营里乡最大用电负荷为800千瓦，而当地光伏装机容量已达1500千瓦，电量倒送和光伏消纳问题突出，对电网设备的安全也造成了一定影响。
如何促进光伏就地消纳的同时，又保证电网安全？6月19日，随着一座虚拟变电站的建成投运，这个难题也迎刃而解。
针对营里乡分布式电源集中但变电站布点不足的现状，河北石家庄供电公司创新应用“开关站+储能+边缘控制服务中心”的技术手段，将当地5座光伏扶贫电站接入虚拟变电站能量管理系统，将其虚拟为一座变电站，利用10千伏出线为周边用户供电，为配电网末端供电提供双重保障，实现源网荷储的友好互动。
“剩余电量11%、剩余电量15%……”在光伏出力最大的中午时分，虚拟变电站内的储能装置将多余的光伏电量储存起来，在光伏出力变小时再释放电量，起到削峰填谷的作用。
打开虚拟变电站能量管理系统，储能电池、光伏电站的运行状况一目了然。石家庄供电公司发展策划部专责马乐介绍说：“虚拟变电站应用的设备都安装了智能终端，能量管理系统可以对各项能量数据进行智能分析，自动感知光伏运行状态，进一步优化储能运行策略，促进源网荷储协调优化。”
据了解，该虚拟变电站投资929万元，占地650平方米，与传统变电站相比节约投资73%，节省土地占用95%。虚拟变电站将10千伏营里线一分为四，营里乡供电半径也由29千米缩短至18千米。
“当发生线路故障时，能量管理系统可以智能排除非故障线路，并利用储能电池储存的电量供电2个小时以上。”马乐进一步解释说，营里乡山路崎岖，以前人工排查故障耗时久，故障抢修时间长，有了虚拟变电站，可以在短时间内隔离故障线路，构建出微电网，保障人们生产生活的基本用电。
在营里乡，源网荷储实现了完美协调互动，为促进分布式光伏消纳提供了参考样板。马乐说：“光伏扶贫电站的消纳难题并不是营里乡独有的，随着光伏扶贫的快速推进，很多深山区的光伏扶贫电站都会面临这个问题，虚拟变电站是解决这一问题的有效途径。这种方式经济实用，既能促进新能源消纳，又能保障电网安全。”据测算，虚拟变电站投运后，营里乡的光伏利用率可以提高20%。
共享储能电站，开启新能源消纳新模式
在青海广阔的戈壁滩上，一排排光伏板形成了壮观的蓝色海洋，一座座拔地而起的白色风机成了最美的点缀。
青海发展新能源优势得天独厚。这里光照时间长、辐射强度大，全省可利用荒漠面积10万平方千米，太阳能发电技术可开发量30亿千瓦；位于青海西部的柴达木盆地风能资源优越，风电技术开发量7500万千瓦。截至6月底，青海以光伏和风电为主的新能源装机达1608万千瓦，占全省装机的50%，是全国新能源装机占比最高的省份。
新能源装机规模如此之大，解决消纳问题迫在眉睫。
促进新能源消纳要“外送+就地消纳”两手抓。今年7月，青海—河南±800千伏压特高压直流工程正式送电，这是世界上首个以输送新能源为主的特高压输电大通道，源源不断地将青海的电能输送到中东部地区。
除了外送，近年来，青海积极推广清洁取暖、电动汽车等电能替代项目，提高就地消纳能力。同时，从2018年开始，国网青海省电力公司依托电网行业优势，着力开展“共享储能”相关应用研究，打造储能辅助服务市场，寻求“共享储能”在技术应用和服务模式两方面的创新突破，深入挖掘源网荷储调节能力。
中国工程院院士杜祥琬表示，储能是未来电力系统必要的组成部分，是不可少的。储能可以实现能量的时移应用，平抑风、光的间歇性，即用即发，通过削峰填谷实现收益，将电力供需之间的实时耦合改为跨时段耦合，丰富电力平衡的手段，实现低密度、波动性能源的高密度、可控性应用，达到类常规电源效果，成为高竞争力的能源。
国网青海电力相关负责人介绍：“我们以电网为依托，将电源、用户和电网三方储能资源进行全网优化配置，使之既可为电源、用户自身提供服务，也可以灵活调整运营模式，实现全网‘共享储能’。”在这一新模式下，当新能源电量无法全额消纳时，富余电量由共享储能系统吸收存储，待电网有接纳空间时，系统再释放所存储的电量，从而有效促进新能源消纳，进一步增强电网调峰能力。
共享储能的发展需要依靠健康有序的市场机制。2018年8月，青海电力辅助服务市场建设正式启动，当年9月，《青海电力调峰辅助服务市场运营规则》制订完成，以市场化模式全力支持共享储能有序发展。2019年6月18日，国家能源局西北监管局发布《青海电力辅助服务市场运营规则（试行）》，并向国家能源局报备，规范共享储能市场化交易行为。
2019年至今，青海累计1家储能电站和355家新能源电站参与共享储能调峰辅助服务交易，储能电站累计充电2989万千瓦时，累计放电2376万千瓦时，为探索新能源消纳迈出了坚实一步。
源网荷储协调控制发展是未来的发展趋势，电网调度将以整体最优为目标，充分发挥各种资源优势，促进清洁能源消纳，构建出智能高效的能源互联网生态圈。
