中國儲能網(wǎng)訊：11月9-10日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦的首屆中國新型儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展大會暨全國虛擬電廠及需求側(cè)響應(yīng)高層研討會在山東濟南喜來登召開。
大會聚焦新型儲能可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，針對儲能產(chǎn)業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)等重點、熱點、難點問題展開充分探討，分享可持續(xù)政策機制、資本市場、新型儲能系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、示范項目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應(yīng)用。
來自電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構(gòu)等不同領(lǐng)域的150家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，322位嘉賓參加了本屆大會。大會通過主旨演講、高峰對話等環(huán)節(jié)深入交流探討。
大會組委會邀請國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院專業(yè)首席工程師劉萌分享主題報告《空氣源熱泵負荷聚合調(diào)控技術(shù)及應(yīng)用》。以下是發(fā)言主要內(nèi)容：
劉萌：尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)，各位專家，各位同仁，下午好。我演講的題目是《空氣源熱泵負荷聚合調(diào)控技術(shù)及應(yīng)用》。
首先匯報一下研究的背景。
國家提出“雙碳”戰(zhàn)略目標，新能源發(fā)電迎來飛速發(fā)展。電力系統(tǒng)的特點是發(fā)電與負荷的實時平衡。新能源發(fā)電具有隨機性、波動性特點。電力供需平衡成為行業(yè)難題，亟待解決。
傳統(tǒng)電網(wǎng)的平衡模式主要是“源隨荷動”，隨著火電占比的大幅下降，新能源發(fā)電不確定性強，勢必向“源荷互動”模式轉(zhuǎn)變，負荷參與電網(wǎng)調(diào)控是必然的趨勢?？諝庠礋岜靡詷O少的電能吸收空氣中大量低位熱能，輸送到樓宇房間，達到供暖或者供冷的目的，必須非常廣應(yīng)用的空間。我們這個建筑樓宇，包括空間熱泵整體輸送的水循環(huán)系統(tǒng)，具有一定的特性，可在削峰填谷中發(fā)揮重大的作用。如果利用空間熱泵，參與電網(wǎng)的輔助服務(wù)市場，可以獲得調(diào)峰的收益，盈利模式相對比較穩(wěn)定?？涨盁岜梅蠀⑴c電網(wǎng)的調(diào)動，也面臨著很多的技術(shù)難題。第一個挑戰(zhàn)空前熱泵負荷模型，負荷優(yōu)化調(diào)動的基礎(chǔ)，是參與需求側(cè)的基礎(chǔ)。為對樓宇空調(diào)進行精細化空調(diào)進行精細化建?；蚰Ｐ偷膮?shù)無法獲取，進行優(yōu)化控制或者進行參與電網(wǎng)的調(diào)控。供冷也好，大多為實現(xiàn)優(yōu)化運營，沒有在用戶“無感知”情況下，充分利用樓宇蓄冷蓄熱能力實現(xiàn)優(yōu)化控制，不影響用戶舒適度。優(yōu)化節(jié)能，結(jié)合電力現(xiàn)貨市場指令峰谷電價、樓宇冷/熱供應(yīng)能耗特性等因素。尤其對于空氣源熱泵來講，現(xiàn)在在山東大部分好多住樓房的情況，熱力公司的供暖到不了那個地方，很多選空氣源熱泵供暖。供暖運營商對于他們公司來講，他收到的就是采暖費，他們的付出就是電費。如果我這個優(yōu)化節(jié)能做的不足夠的話有可能就是虧損的。全省山東收集了500多家的小區(qū)，大多處于虧損狀態(tài)，甚至好多無法運營下去了，就要開始否定這種供暖方式，可能要采用其他的，或者是想要做相應(yīng)的改變，他們認為是空氣源熱泵不節(jié)能，實際上他們是對于空氣源熱泵這個控制是欠缺了解。因為大多數(shù)空調(diào)廠家，賣空氣源熱泵只關(guān)注單臺的效果。對于一個小區(qū)來講，我可能一臺熱泵是帶不起來這些供暖，我可能需要十臺、二十臺甚至三十臺，這樣整體的空氣源熱泵對這個小區(qū)整體進行一個供暖。整體這個控制策略如果它沒有相應(yīng)的空調(diào)廠家也是不了解的，只對單個熱泵控制是比較了解的。對于整體性能，就整體的控制，可能無法做到相應(yīng)的優(yōu)化控制。我們現(xiàn)在目前接受的最大的一個負荷，是臨沂的一個新區(qū)，是17萬平小區(qū)，總共有89臺熱泵，每臺熱泵差不多30多千瓦，整個負荷是3000瓦左右，和分布式光伏整體體量是差不多大的。它的整體一開始是處于虧損的狀態(tài)。
第三個挑戰(zhàn)，空氣源熱泵負荷優(yōu)化方法現(xiàn)在研究的也很多了。但是整體都是處于理論研究階段，很難在現(xiàn)實中進行規(guī)?；耐茝V，目前好多電網(wǎng)尤其國網(wǎng)那邊從國調(diào)統(tǒng)一的重點工作，來推動各個網(wǎng)都來建源網(wǎng)荷儲多元協(xié)同平臺。他們實際上接入的可調(diào)節(jié)負荷的數(shù)量還是有限的。為實現(xiàn)負荷的規(guī)?；苯诱{(diào)控。
我們這個項目組創(chuàng)新性的構(gòu)建了空氣源熱泵負荷的規(guī)?；娋W(wǎng)，突破了負荷精細化建模，以及電網(wǎng)直接調(diào)控的關(guān)鍵技術(shù)，有效促進了用戶側(cè)的節(jié)能降耗。
下面介紹一下項目的原理及創(chuàng)新性。項目的整體構(gòu)架是這樣的，大多數(shù)目前對于符合參與電網(wǎng)的調(diào)控都是從上往下研究。具備符合什么樣的特性，把它納入到電網(wǎng)調(diào)控中，實際好多對底層的負荷了解的并不是那么的準確，可能導(dǎo)致好多策略離實際的現(xiàn)實有偏差。我們這個項目組是從下往上研究，我們首先了解一下這個負荷它的工作特性是什么樣的，整體的供電的約束是什么樣的。在這個基礎(chǔ)上提出一個有利于他們不影響供暖的基礎(chǔ)上，設(shè)定一個控制策略，在這個基礎(chǔ)上，再把所有這些負荷都接到一個聚合平臺上。為什么接到一個聚合平臺上來來呢？對于點暖來講是很小的，我電網(wǎng)是看不見的。那我中間一定要有一個中間溝通的橋梁，這個溝通的橋梁這兩天好多專家講的叫虛擬電廠也好，叫負荷聚合商也好，一定有這樣的平臺管理底下的平臺。針對對接的就是我這個虛擬電廠，他來管理好多下面可供的，可調(diào)節(jié)的負荷。當然對于我們今天講的，主要對的是空氣源熱泵負荷。
我們對應(yīng)的幾個創(chuàng)新點，一個是空氣源熱泵負荷精細化建模，我們提出了分布式樓宇空調(diào)，當然也包括了夏季制冷的中央空調(diào)，中央空調(diào)大家之前也不大了解。我們家用空調(diào)大家都比較了解，一個空調(diào)的功率大約只有兩三千瓦?，F(xiàn)在大部分市區(qū)里大型的樓宇都采用中央空調(diào)進行制冷，他們的主要功率設(shè)備一般都在大樓的地下室，單獨的一個房間里，用一個大型的空調(diào)設(shè)備，統(tǒng)一把這個水，制成冷水。我們在房間里調(diào)的冷水，實際上是冷水送到我們房間之后，我們調(diào)的是房間整體的相當于對它進行調(diào)節(jié)。真正的大型設(shè)備都在統(tǒng)一的一個地下室。當時我們山東電科院的樓宇，我們當時也進行了這樣一個改造。整體的是什么情況呢？總共是19層的大樓，總共有3棟樓，整體都在我們樓下進行這樣一個制冷。我們設(shè)備總共有4臺空調(diào)主機，有兩用兩備。夏天不是特別熱的時候一臺主機進行供冷就可以了，最熱的時候需要兩臺。這臺主機的功率大約是454千瓦，大約是這樣的一個數(shù)量級?？諝庠礋岜盟墓ぷ髟砗椭醒肟照{(diào)差不多，也是冬季制成熱水。夏季帶風(fēng)機盤管的就制成冷水就供冷。對我們電科院的空調(diào)來講，我們現(xiàn)在對它進行改造?？梢詮倪h程，一個是控制器的調(diào)節(jié)，另外對它前面的開關(guān)進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。我們建這個平臺的主要目的就是驗證整體搭建這個模型的準確性，模型是調(diào)度和控制的基礎(chǔ)。我們當時驗證了這個模型三個小時內(nèi)，我對功率調(diào)節(jié)之后，對室內(nèi)溫度的一個表現(xiàn)，當然這個室內(nèi)溫度我們是采了兩個房間的樣本，不可能每個房間都來布置這樣相應(yīng)的策略。這樣的話它的精度能達到99%，這樣的話這個精度對于我們實際電網(wǎng)調(diào)控或者它的優(yōu)化調(diào)控都是非?？捎^的。
第二個創(chuàng)新點，就是空氣源熱泵負荷柔性控制策略的設(shè)計，這個對于的是單個一個樓宇，在這個模型的基礎(chǔ)上，可以充分利用它的這個模型，利用外界的輸入整體的天氣條件，還有峰谷電價，另外現(xiàn)貨市場指令，在這么多約束情況下，我怎么樣來實現(xiàn)自己單個負荷的優(yōu)化運營。其實現(xiàn)在空氣源熱泵供暖，市面上大部分都是根據(jù)回水的溫度來控制我這個負荷，相當于剛才我這個回水溫度，如果是溫度太低的話，可能我外面熱負荷需要很大，多開兩天。如果是水溫太高的話，證明我的熱泵開的足夠多。大體上是這樣的。但這個會導(dǎo)致整體室內(nèi)的溫度控制的不準確，有可能尤其是末端暖氣片，或者地暖的，我這個溫度無法進行限制，有時候考慮了整體的供水環(huán)節(jié)，相當于大的慣性環(huán)節(jié)，我覺得控制還是挺難的，相當于室內(nèi)溫度會有一個比較大的范圍變化，這樣的話就沒法做到節(jié)能，尤其對于供暖運營商來講，室內(nèi)溫度過高的話，造成我能量的一個浪費，相當于電費要交多了。如果室內(nèi)溫度控制的過低，可能供暖的這些用戶他們可能就不滿意，來年再收采暖費，可能就會有相應(yīng)的難度。
我們第二個創(chuàng)新點，就是對于一個樓宇來講，我們設(shè)定的一個控制策略，相當于可以精準的實現(xiàn)我室內(nèi)溫度的這樣一個精準控制。當然再加上其他約束的話，我室內(nèi)溫度假如說人的體溫感知是可以由一定范圍的，我可以充分利用蓄冷蓄熱能力，來實現(xiàn)成本的最優(yōu)化。相當于我可以多用谷電，少用峰電。同時室內(nèi)溫度用戶還沒有太明顯的感知，這樣的話我就可以實現(xiàn)單個負荷的優(yōu)化運營。
第三個創(chuàng)新點，相當于負荷聚合平臺，供暖平臺，之前講的都是單個負荷，這個負荷供暖，運營商可能是管了二十個小區(qū)或者三十個小區(qū)，自己優(yōu)化運營或者智能運營的角度來說，他們有動力，自己建這樣的一個平臺，可以實現(xiàn)無人值守，或者提高運維的效率，我從遠程就可以實現(xiàn)每個小區(qū)運維的管理。底下運營了二十多個小區(qū)，完全可以從公司的大屏里實現(xiàn)每一個小區(qū)，我供暖的參數(shù)的一個監(jiān)控，同時我也可以從遠程對所有的控制器這些參數(shù)進行調(diào)整。它走的這個渠道，通過上阿里云的方式，電網(wǎng)的調(diào)動平臺對接起來，相當于供暖聚合平臺，又具備了虛擬電廠，或者是負荷聚合商整體的功能，和電網(wǎng)對接要參與電網(wǎng)直接調(diào)控的話，要報我整體可調(diào)節(jié)的，如果一個指令下來了，我需要把這個指令分解到各個小區(qū)，我整體的對用戶供暖不造成影響，它的目標肯定是能夠使自己的收益達到最大化，第三個創(chuàng)新點的工作，就在于進一步擴展了它負荷聚合平臺的功能，電網(wǎng)公司控制中心下達的指令，一個指令下來，一直貫穿到每個小區(qū)，實現(xiàn)了這樣的一個試點，也上了山東的新聞聯(lián)播。
現(xiàn)在匯報一下技術(shù)的先進性。這是我們相應(yīng)的一個團隊做的成果，有發(fā)明專利，相應(yīng)的參與了國網(wǎng)的符合參與電網(wǎng)調(diào)控的標準，當時國調(diào)一下做了13項行業(yè)標準，參與制定了其中的六項編制。國內(nèi)外對比是模型的建模和參數(shù)優(yōu)化，我們也是通過實際數(shù)據(jù)驗證了預(yù)測的精度還是很高的。同時對于樓宇負荷的優(yōu)化控制，現(xiàn)在我們是以實際的數(shù)據(jù)，不同的小區(qū)，當然情況也不一樣，整體效果來說，能夠達到運營成本節(jié)省10%以上，這10%包括遠程云控的精細化供暖，另一部分是優(yōu)化控制的效果。整體來講10%以上。實際上單個小區(qū)有的優(yōu)化節(jié)能甚至超過50%，這樣就會使很多的負荷聚合商底層的就能夠生存下去的。第三部分，樓宇空調(diào)負荷精準調(diào)控，對山東電網(wǎng)來說是可以參與現(xiàn)貨市場，是具有一定規(guī)模的。如果單個樓宇最大的是接觸3個MW，對電網(wǎng)來講是肯定不滿足注冊要求的，一定是以負荷聚合商的形式在電網(wǎng)中進行負荷。而且負荷底下所有這些負荷都歸它來，不需要考慮我整體的收益，在跟每一個小區(qū)來進行利益分配，那也是挺難的一件事情。山東應(yīng)該是10MW調(diào)節(jié)超過兩萬小時，這樣的話就可以滿足注冊的要求，現(xiàn)在文件辦已經(jīng)有了相應(yīng)的文件了，現(xiàn)在有相應(yīng)的主體的負荷。
下面匯報一下實施的效果和適用的范圍?，F(xiàn)在目前我們做完試點之后，也在全省推廣尋找相應(yīng)的負荷聚合商，我們一定不是單個的負荷，負荷聚合商假如說具備這種調(diào)控的能力，而且規(guī)模達到了，這樣就可以納入到電網(wǎng)這個平臺上來?，F(xiàn)在目前整體應(yīng)用是在威海、東營、煙臺，整體的實現(xiàn)樓宇空氣源熱泵?？諝庠礋岜媚壳耙呀?jīng)接入50MW，電力公司內(nèi)部好多這種市縣公司，都是采用樓宇空調(diào)進行供冷或者供暖的。我們自己內(nèi)部因為是光纖通達的，我們之前是做了一個小型的示范，電科院的網(wǎng)約平臺，把所有的樓宇空調(diào)通過光纖都聚合到中科院，這樣我們想起到一個示范的效果，目前已經(jīng)是接入了十家公司的樓宇空調(diào)。對于清潔供暖的小區(qū)，目前供暖面積已經(jīng)是120萬平米，相應(yīng)的這些底層的手段，在集成電子，上曾有相應(yīng)配合建設(shè)的平臺。
未來，我們的推廣思路是這樣的。首先，我們還是要把山東電力公司內(nèi)部的這些67家具有較好控制潛能的空調(diào)，完全接入到我們網(wǎng)約平臺上去，實現(xiàn)對上層的調(diào)控中心，一直對著底層每一個大型的樓宇，我們已經(jīng)把這個信息全部收集上來了，具備的調(diào)節(jié)能力可以達到28.7MW，這樣的話我們可以很好的驗證相應(yīng)的技術(shù)，為社會上的這些聚合商提供技術(shù)的指導(dǎo)。
目標用戶，面積超過2萬平米的集中式工商業(yè)和民用供暖用戶。以山東電網(wǎng)為例，現(xiàn)在我們統(tǒng)計，山東的這種供熱或者供冷站應(yīng)該不少于3000個，調(diào)節(jié)能力達到千萬GW級別。目前容量還是比較少，差不多是5萬到10萬的樣子，但是目前來講我們認為可以直接調(diào)控的規(guī)模還是非常可觀的。這里面有一個概念，需求響應(yīng)可能有一部分是電網(wǎng)公司或者政府，主要是政府給一個電價，用戶根據(jù)自己特性進行相應(yīng)的響應(yīng)。什么時間響應(yīng)，響應(yīng)多少量，可能對電網(wǎng)調(diào)控來說還是一個位置的。我們這個成果，是對這種稍微大型一點的用戶，聚合起來對它進行直接調(diào)控，簽訂并網(wǎng)調(diào)控的協(xié)議，正常情況下我們是根據(jù)它報的量之間進行調(diào)節(jié)。相當于對于負荷聚合商整體對于自己負荷的評估能力，還有整體指令分配能力還是要求非常高的，當然這也是我們高校還有電科院在推動的，可以和這些負荷聚合商進行相應(yīng)的技術(shù)或者成果轉(zhuǎn)換。
目前這些經(jīng)濟效益簡單說一說，相當于是增加了電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力，未來有政策了，我可以實現(xiàn)新能源的下那，目前的政策主要是防止氣峰氣光的新能源消納，當然我們聚合起來了，完全也可以接受需求響應(yīng)相應(yīng)的平臺的調(diào)控。目前我們調(diào)控的響應(yīng)指令的級別是分鐘級，現(xiàn)在差不多5分鐘從調(diào)控中心下指令，當然這中間涉及到多層之間他們信息的交互，這里面不是通道限制了相當于傳輸?shù)乃俾?，各種白天的讀取，各種邏輯都可以優(yōu)化，在目前這種情況下達到一分鐘級是沒有問題的。目前這個層級完全是可以參與電網(wǎng)的調(diào)峰，如果是能達到分鐘級可能參與AGC就可以了，如果到秒級的話甚至可以參與電網(wǎng)的調(diào)頻。如果采用光纖的程度，就可以為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定做相應(yīng)的貢獻，相當于我這個負荷可以起到跟發(fā)電一樣的作用。
我的匯報結(jié)束了，謝謝。
