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國網(wǎng)江蘇電力依托碳結(jié)構(gòu)電子沙盤優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)控

中國電力網(wǎng)發(fā)布時間:2021-02-23 11:52:13  作者:彭浩、郝雨辰
  2月20日,國網(wǎng)江蘇省電力有限公司調(diào)控中心值班員張浩利用江蘇電網(wǎng)碳結(jié)構(gòu)電子沙盤監(jiān)控全省電網(wǎng)碳排放情況。

  “用這個電子沙盤,我們可以更準(zhǔn)確地了解各類電源碳排放情況,更加高效地進行電網(wǎng)調(diào)度。”張浩介紹說。1月13日,江蘇電網(wǎng)碳結(jié)構(gòu)電子沙盤正式上線運行,江蘇電網(wǎng)實現(xiàn)對電網(wǎng)碳排放情況的實時分析。

  剛剛過去的春節(jié)假期,江蘇全省累計用電量達77.74億千瓦時,同比增長2.75%。但江蘇電網(wǎng)累計碳排放量為502萬噸,比去年同期減少10.7%。

  精準(zhǔn)畫像 掌握電網(wǎng)碳排放情況

  近年來,特別是“碳達峰、碳中和”目標(biāo)提出后,堅持綠色發(fā)展、加速推進清潔低碳轉(zhuǎn)型已成為能源行業(yè)的發(fā)展趨勢。

  “如果一味追求新能源多發(fā)、滿發(fā),一旦在負(fù)荷低谷時段出現(xiàn)特殊天氣情況,電網(wǎng)安全將難以保證。”國網(wǎng)江蘇電力調(diào)控中心主任陸曉說,“電網(wǎng)企業(yè)必須依托新的數(shù)據(jù)支撐工具,統(tǒng)籌滿足電網(wǎng)安全、綠色發(fā)展兩大需求。”

  及時掌握全省電力行業(yè)碳排放情況成了國網(wǎng)江蘇電力調(diào)控中心的迫切需求。2020年11月,國網(wǎng)江蘇電力聯(lián)合中國電科院、南瑞集團、東南大學(xué)等科研單位、高校,開始研發(fā)電子沙盤,為省內(nèi)各類電源點重新進行“碳畫像”。

  個別電廠已經(jīng)開始嘗試測量碳排放數(shù)據(jù),但因缺少統(tǒng)一的測算標(biāo)準(zhǔn),也難以得到真實有效的數(shù)據(jù)。通過機組運行數(shù)據(jù)進行間接測算就成了“碳畫像”的現(xiàn)實選擇。

  目前,江蘇全省共有6196臺風(fēng)力發(fā)電機組、455座集中式光伏電站和152449座分布式光伏電站。由于新能源發(fā)電“點多面廣體量小”,這些電源點的各類運行數(shù)據(jù)量已經(jīng)超過了省內(nèi)火電機組的數(shù)據(jù)量。研發(fā)團隊從電力運行數(shù)據(jù)庫、一次能源耗能信息網(wǎng)等平臺導(dǎo)出的數(shù)據(jù)就超過10億條。如何從海量數(shù)據(jù)中篩選出影響碳排放的關(guān)鍵要素,進而準(zhǔn)確計算出碳排放的數(shù)值,成為研發(fā)團隊必須解決的問題。

  為此,研發(fā)團隊整合政府統(tǒng)計部門公布的一次能源碳排放量計算公式、發(fā)電企業(yè)歷史數(shù)據(jù)、經(jīng)驗算法與監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢,生成專業(yè)模塊,分析研判海量數(shù)據(jù),在篩選出燃煤機組供煤量、燃?xì)鈾C組供氣量及一次能源日均消耗量等影響發(fā)電機組碳排放量的相關(guān)數(shù)據(jù)后,再通過專業(yè)算法得出燃煤發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電、風(fēng)電、光伏發(fā)電、核電等多種電源點的碳排放情況。

  2020年12月底,電子沙盤開始試運行。通過電子沙盤的匯總計算,研發(fā)團隊得出了省內(nèi)各電源點的碳排放數(shù)據(jù)。“我們將計算結(jié)果與統(tǒng)計部門公布的數(shù)據(jù)進行對比校驗,根據(jù)校驗結(jié)果對算法進行了多輪次迭代優(yōu)化。”陸曉說,“目前,電子沙盤中各電源點碳排放數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率已經(jīng)達到93%以上。”

  數(shù)據(jù)支撐 兼顧綠色與安全

  今年春節(jié)假期,國網(wǎng)江蘇電力通過電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)市場共安排181臺次火電機組參與低谷深度調(diào)峰,額外提供最大負(fù)備用250.2萬千瓦;利用中長期可調(diào)負(fù)荷輔助服務(wù)市場,額外提供了最大22.5萬千瓦的填谷負(fù)荷。

  截至2021年1月底,國網(wǎng)江蘇電力推動省內(nèi)發(fā)電企業(yè)完成了全省102臺火電機組靈活性改造,平均調(diào)峰范圍達63%,提供最大深度調(diào)峰容量435萬千瓦。如何從這102臺機組中擇優(yōu)參與深度調(diào)峰,電子沙盤提供了新的選擇。“利用電子沙盤,我們對不同火電機組的燃燒效率、碳排放量等情況進行了對比分析,在保證電網(wǎng)安全的前提下,排出了‘低碳優(yōu)先級’。在負(fù)荷低谷時段,優(yōu)先選擇排名靠前的機組參與深度調(diào)峰。”陸曉介紹。

  2月13日,南京某電廠2號機組、蘇州某電廠4號機組均具備參與深度調(diào)峰條件。通過電子沙盤計算,若參與深度調(diào)峰,南京2號機組每小時的碳排放量比蘇州4號機組高3噸。最終,蘇州4號機組于當(dāng)日零時至7時率先參與了深度調(diào)峰。

  在用電側(cè),電子沙盤同樣可以為減少碳排放量提供支撐。

  2月12日是農(nóng)歷正月初一,零時,位于興化市戴南鎮(zhèn)的江蘇興達鋼簾線股份有限公司各車間仍在生產(chǎn)。該公司今年約有2000名員工留守興化連續(xù)生產(chǎn)。“在供電公司的推介下,我們第一次申報參與了需求響應(yīng)。”興達公司能源計量部部長陳學(xué)春介紹。農(nóng)歷正月初一至初三,該公司申請參與2021年江蘇省春節(jié)期間填谷電力需求響應(yīng),單次響應(yīng)規(guī)模達12.9萬千瓦。預(yù)計該公司3天累計可獲得激勵收益111.7萬元。

  參與此次響應(yīng)的“贏家”不只興達公司一家。“從空間上,電子沙盤分析了江蘇全省13個地區(qū)電網(wǎng)的碳結(jié)構(gòu)演變情況。各地在開展需求響應(yīng)對象選擇等工作時,碳排放量就成了一項重要因素。”國網(wǎng)江蘇電力營銷部市場智電處副處長阮文駿介紹,“在收到各方參與需求響應(yīng)的申請后,我們分類篩選不同地域、不同行業(yè)的申請者,在綜合考慮競價、安全、碳排放等因素后,確定了最終的參與名單。”

  參考電子沙盤中不同地域的碳排放情況,在碳排放較高地區(qū),國網(wǎng)江蘇電力在同等情況下優(yōu)先選擇碳排放量較低的申請主體參與響應(yīng),在緩解電網(wǎng)運行壓力的同時進一步減少了當(dāng)?shù)靥寂欧趴偭俊?/p>

  拓展場景 助推全社會用能轉(zhuǎn)型

  風(fēng)電、光伏發(fā)電等有“靠天發(fā)電”、短時調(diào)節(jié)性較弱等特點。這也意味著當(dāng)遇到特殊天氣時,新能源機組出力將大幅波動,由此產(chǎn)生的供電盈余或缺口必須由燃煤機組、燃?xì)鈾C組第一時間填補。因此,整個電網(wǎng)會保留適量的火電機組,承擔(dān)保電網(wǎng)安全的“兜底”作用。然而,這些處于常調(diào)節(jié)狀態(tài)甚至深度調(diào)峰低功率運行狀態(tài)的火電機組,往往間接增加了整個系統(tǒng)的碳排放量。

  “電子沙盤可以幫助我們進一步壓降低功率運行的火電機組數(shù)量。”陸曉介紹。以電子沙盤建設(shè)為契機,國網(wǎng)江蘇電力實現(xiàn)了對全省6196臺風(fēng)機、19224組集中式光伏電站逆變器、774座10千伏及以上分布式光伏電站和152449座低壓分布式光伏電站(380伏)的信息采集和發(fā)電預(yù)測,并以此為基礎(chǔ)探索構(gòu)建了大時空高精度新能源功率預(yù)測系統(tǒng),預(yù)測精度較以往提高3個百分點。

  “隨著新能源發(fā)電預(yù)測精度的提升,我們可以進一步讓部分備用火電機組退出低功率運行狀態(tài)。而且,我們可以根據(jù)不同機組的碳排放情況來選擇哪些機組具體執(zhí)行此類調(diào)度命令。”陸曉說。目前,國網(wǎng)江蘇電力正與江蘇省能源局等溝通,推動電子沙盤向用戶側(cè)拓展,推動全社會用能轉(zhuǎn)型升級。

  后續(xù),國網(wǎng)江蘇電力將與南京市江北新區(qū)管委會等部門加強溝通,在江北新區(qū)試點開展全社會用能碳排放情況監(jiān)測,將試點區(qū)內(nèi)的油、氣、熱等多種用能數(shù)據(jù)集中接入電子沙盤,實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)碳排放的全方位監(jiān)測,探索提供適用于居民、企業(yè)客戶及建筑樓宇、工業(yè)園區(qū)等不同對象的能效服務(wù),引導(dǎo)各類客戶科學(xué)高效節(jié)約用能。

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