2024年新型配用电荷侧灵活性数智化管控报告

国家电网 STATEGRID 新型配用电网荷侧灵活性数智化管控 国网浙江省电力公司义乌市供电公司鲍卫东正高级工程师五级专家 2024年8月 新技术大会 目录C 国家电网 STATEGRID CONTENTS 灵活性资源 数智化互动技术典型应用 新技术大会 背景 国家电网 STATEGRID 2020年9月22日，中国主席 习近平在第七十五届联合国大会上郑重宣布，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取 2060年前实现碳中和。 新型电力系统四大基本特征 能源是主战场电力是主力军电网是排头兵 安全高效 清洁低碳 柔性灵活 智慧融合 基本前提 核心目标 重要支撑 基础保摩 配用电网是桥头堡 第3页 背景 国家电网 STATEGRID 单一消费者混合型产消者发输配用 CONSUMERPROSUMER 弃风部分 WindCure需要调峰电源部分 legBuidseaidk) 无源负荷→有源负荷 源网荷配用电网呈现出显著的“双高双格和“双喝不能 定性”的“三双”运行特性，运行机理发生改变。 函待挖掘新型配用电网源网荷储深度互动的潜力 提升灵活性应对“双不确定性”源荷入网 第4页 背景 国家电网 STATEGRID 挖掘新型配用电网源网荷储深度互助的沿力提升灵活性，已成为电力学科研究热点和焦点 而新型配用电网海量异构灵活性资源的广泛接入、密集互动的基础就是无大物移敏造边等先进数字化 智能化技术的应用；先进数字化、智能化技术的关键是电力物联网和人工智能技术。 发电用电 动态延时平衡 多源协同互补负荷特性全面柔性灵活调节能力 和绿电消费比例大幅提升 储能 提升灵活性应对“双不确定性”源荷 第5页 目录C 国家电网 STATEGRID CONTENTS 前言 数智化互动技术典型应用 新技术大会 灵活性资源 灵活性定义约束条件 国家电网 STATEGRID 配用电系统灵活性是指在一定时空足和是荷侧互动调控和拓扑切换时影响小或无酷的 的惠样下，通过互动调控和拓扑切换，各类没有破坏性，也就是不影响到使用者使用电力； 资源快速改变自身发用电特佳平衡供需两侧二是互动调控和拓扑切换的虚本底也就是前期功率与电能波动的能力，也就是电力和电通平建设灵活性能力和灵活运行的成本投资低，灵活35696800性运行对设备的损耗和寿命影响小。 源侧荷侧 第贝 灵活性资源 转移型 总电能不变总电能减少 控流型 国家电网 STATEGRID 电力储能 电化学储能、通信基站通信负荷、电动汽车温控负荷分体式空调、中央空调 室外照明景观灯、路灯、霓虹灯 其它储能 空压机，相变蕃冷、冰蓄冷、水蓄冷、冷库 产品转移3室内照明智慧照明 备用电源自备发电机 可中断负荷，通过增加产量间接将能量储存在 产品中，如水泥制造工艺研磨环节 时空转移5微能源网智慧调控 电动汽车（换电、充电）、家用电器如烘干机、 洗衣机、电热水器 2024年电力信息通信EPICT第8页 灵活性资源 用户侧储能 储能作为能源领域的重要组成部分，在国家战略中具有重要的作用和发展前景。2024年电化学储能 价格大幅下降，提前两年完成了国家十四五规划中设定的3000万千瓦新型储能装机目标。 自前储能系统的收益主要来源于峰谷价差，在平时根据峰谷价差自行进行削峰填谷，若此时基于激 励的需求响应启动，储能就没有参与的空间了。因此能量和时间解耦的储能才是一种灵活性资源，也就 是在电网需求强烈的时段它原本应该是沉睡的。 风电出力 风电出力 传输容量 国家电网 STATEGRID 线路潮流 2024年电力信第9贝 灵活性资源 国家电网 STATEGRID 5G通信基站用户侧能源聚合无感响应控制器融 目前国内5G通信基站数量达到380万座，按每座基站通信设备功率平均 入了通信、计量、边缘计算、机器学习 等技术于一体的智能化设备。具备电力 5kW计算，合计功率1900万kW，基站中安装有备用电池，总储存电量约5700电子变流器协同无功响应，智能温控技 万Wh，在电力系统停电时为通信设备供电。平常备用电池处于浮充状态术调节有功、灵活性负荷无感调控、多 整个生命周期使用率极低。它就是一种沉睡的灵活性资源 控制器 能源聚合无感响应 品度！联池 模式自主运行等功能，集成化程度高， 安装方便，即装即用，入选2021年浙江 省电力公司首台首套。并在浙江科技新 兴公司进行了成果转化。 开关电电话 客电电池 0334C 安装现场 第10页 灵活性资源 电动汽车 国家电网 STATEGRID 预计到2040年，中国电动车保有量达到3亿辆，每辆车平均电量65kWh，则电动车储存电能200亿干瓦时，与 我国每天电能消耗总量基本相当。考虑电动车交通移动属性，2030年电动车可用于灵活性的电能如果有10%，就占最高负荷20%。电动车储能比固定式储能风险低、成本低，但也存在看聚合响应技术难度大（全程监控、车桩改造电池升级、在线率）等问题。目前，通过放电模式参与互动的还是探索示范阶段。 01容量 100% Nx% 低压配电网 换电站 500kV.. 总量变量：柱网互动的车辆数量造机个体变量：EV参与电网互动的能量能机 ①V2H：与家庭分布式光伏协同 220kV 02时间 03空间 04固定成本 壹。增拿 ?X 不日期的同一时间段车辆能够参与电网互动瓶车不同 CN 辆车可在不同地域与桩网互动，产生的收益不同，网时规模级的车辆空间变化会带来电写传输安化 （农村地区典型场景） V2B：城市楼宇和停车场互动 集群后可参与V2G ①V2mG（AC)：配合小型火电机 组和可再生能源单元 >OV2mG(DC)：直流微网系统 集群后可参与V2G 中压配电网 V2G 快充站 110KV 低压配电安电站 10(6.3v0.4kV 分布式 发电单元 10kV LANFG 05安全风险 高 .土地：无 低 >快充站V2G 换电站V2G 力电子壹缆 电池数量，事故摄率低消防与灭火避度低 固定式电站储能电动汽车储能 中压配电安电站 服条：低 第11页 灵活性资源 电动汽车 营运车辆受峰谷电价和自身营运特性影响，高峰充电时间基本在电力低谷时段，电力高峰时段可调节容量并不大。私家车（自的地）的特性与单位的负荷特性是可以很好耦合的，互补性很强，今后电动汽车和电网互动的最大潜力在于私家车 电动汽车的快速入网底挑战，优剪机适。对电网冲击会很大，利 用好打就品优质灵活性盗膜 纯电动汽车类型 保有量（万辆） 快充占比 慢充占比 日平均互动在线率 出租车/网约车 180 %06 10% 20%~30% 私家车 7300 20% 80% %06< 公务车 195 50% 50% 30%~40% 公交车 75 100% 15%~20% Dis 充电模式 国家电网 STATEGRID 物流、环卫等52060%40%15%~20% 重型货车80100%<10% 合计8350 第12页 灵活性资源 温控负荷 夏季典型日负荷曲线春季典型日负荷曲线 （1）日负荷峰谷差拉大，典型日负荷峰谷差率为39.4%。尖峰负荷持续时间较短2）负荷夏季三峰特征明显，高峰负荷均从约10点开始延续到17点，出现两个高峰，17点以后还会有高峰 （3）夏季制冷负荷约达到110万干瓦，占最大负荷的35%，最大负荷增速高于用电量。 国家电网 STATEGRID 第13页 灵活性资源 温控负荷最低工作温度18℃ 裕量区间20-26℃ 国家电网 STATEGRID 温控负荷占比大，35% 空调负荷调节方式：一是调节温度；二是直接关停；三是建设蓄冷装置。空调单体容量小、分布散、特性差异大，在舒适度制约下，难以持续、快速、大规模调控 在制冷模式下，若将空调温度升高1℃可降低4% 15%的负荷，在制热模式下，若将空调温度降低1℃可 理想区间26-28℃ 裕量区间28-30℃ 最高温度30℃ 降温空调温控减潜力分析 提高温度/℃削减比例/%削减量/万kW 1.006.727.39 1.508.959.85 2.0011.4812.63 降低3%10%的负荷。2.5014.1515.57 2024年电力信息通信二第14页 灵活性资源 温控负荷 蓄冷媒介为相变材料 相变材料（PCM-PhaseChangeMaterial）是 指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供 潜热的物质，相变过程中相变材料将吸收或释上都水联 放大量的潜热；8水>123 温度工温水>5℃ 下部胶水器4C8C12℃ 国家电网 STATEGRID 温度T2 熔点T2 显热 潜热 显热 消防水池就是一个闲置的蓄冷装置 某企业利用现有生产消防水池改造为 4363m3蓄冷水池（蓄冷水深6.1m），蓄冷温度 6℃/12℃C（温差为6℃，释冷时板换二次侧温度 按7C/13C设计）：蓄冷量26795kWh 温度工 固态 熔融态 液态 热能Q （7621RTh，等效电量约5400kWh），按10小时 放冷计算，可减少电功率540kW。 第15页 灵活性资源 可中断负荷 国家电网 STATEGRID 对于可中断负荷，我们通过向签订合约的用户发送中断信号，得到用户响应后转移其部分或全部负荷或启动自备发电机 ，向电网提供灵活性调节服务，具有较快的响应速度，且经济性较好，但具有一定的破坏性，一般适用于大型工商业用户。 在用户灵活性负荷处安装融入了物联网、通讯、计量、边缘计算、区块链等技术于一体的测量、计量、控制、跳合闸、通讯 保护六合一能源聚合智控器，使灵活性潜力得到充分释放。 能源检测 态势感知 优化调度 运行控制 负荷预测 潮流计算 状态估计 风险估计 优化调度 电压控制 频率控制 第16贝 24年电力信息通信 新技术大会 应用场景 %微电网 国家电网 STATEGRID 微电网是新型配用电网有效组成形式，可在每个微电网内自平衡、自调度，实现外部功率约束下内部局部能量平衡。微电网并网运行时，可以作为大小可变的智能负荷，能在数秒内做出响应以满足系统需要。按自前电能管理模式，工商业企业可作为一个单元通过综合能源管理成为一个微电网。 营业区 逆变器小型燃机 小型然机 智航小区 2024年电力信第17页 C目录 国家电网 STATEGRID CONTENTS 前言 灵活性资源 皆化互技术 典型应用 新技术大会 数智化互动技术 国家电网 STATEGRID 挑战1：新型配用电网灵活性资源信息双向交互难 新型配用电系统可现可通可调可控“四可”环节的增多，使配用电网数据规模和互动业务激增：然而目前配用电系统数智化基础薄弱，难以承接互动对象和高可靠互动业务驱待突破低成本，高互动传感器、智控器等装备。 02 03 四可”对象数据将达到亿级海量、异构、多模态 01数据融合难 资源控不准 业务接不住 数智化互动技术 国家电网 STATEGRID 挑战2：新型配用电网灵活性资源高效无感调控难 新能源出力和新型灵活负荷呈现极强不确定性和社会对供电高品质要求导致互动需求激增：然而传统电力电量平衡和电能质量优化方法难以有效 应对新型源荷频繁高效精准互电磁储能 电化学储能动 动：驱待构建自跟踪、自适应分布式储能信息网 的高效无感互动模型。能互补的能源微电网 第20页 数智化互动技术 多模态终端 小微化低功耗模块化高安全强计算免调试 高度集成自取能通过软硬数据应用强大的计安装便捷化，体积（无源）件模块积区块链算能力，自组网、大幅减小感应取能）木化【拼可溯源分析决策自注册、电压、电低功耗设装实现功抗干扰能协同互动即插即用流采样原计能叠加和力强、通 理的改进灵活部署断安全 国家电网 STATEGRID 2024年电力信息通信第21页 数智化互动技术 低代码设备 国家电网 STATEGRID 传感器、智控器采用事件驱动方式，将嗨涩难懂的控制策略转化为带权有向图结构，并编写为标准配置文件并导入控制器，实现无需编写代码的硬件在环对象控制，有助于非编程技术背景的电气工程专业人员进行电气控制策略开发和完善