厄爾尼諾(El Niño)是指發生在赤道太平洋東部和中部海水的大范圍持續異常增暖現象,通過海洋-大氣相互作用,其威力波及全球,使得全球及區域氣候變化趨于極端化。
2023年7月4日,世界氣象組織宣布7年以來首次形成厄爾尼諾條件,年內秋季出現厄爾尼諾事件并持續到年底的概率高達90%且至少為中等強度。此外,其他主流氣象機構也預測2023年下半年將發生厄爾尼諾事件。
2023年6月15日,中國氣象局公共氣象服務中心發布今年首個高溫中暑氣象預報,較常年平均首發日期提早13天。中心預測,今年夏季全國大部分地區氣溫接近常年同期到偏高,其中華東、華中、新疆等地高溫(日最高氣溫≥35℃)日數較常年同期偏多,可能出現階段性高溫。
2023年6月下旬,我國北方多地高溫,37℃以上高溫影響面積約45萬平方公里,46個國家氣象站日最高氣溫突破歷史極值。其中,北京、天津和石家莊等北方城市6月最高溫度均超過2014-2016年和2018-2019年兩次厄爾尼諾事件期間6月最高氣溫均值。
厄爾尼諾帶來持續的高溫天氣,電力負荷明顯攀升,用電高峰期期也提前到來。據報道,2023年7月3日10時46分,浙江電網用電負荷突破1億千瓦,13時19分,再次突破1億大關,達到1.02億千瓦,這較2022年破億提早了8天,創下歷史新高。
近年來,我國電力負荷“冬夏”雙高峰特征日趨明顯,夏季降溫及冬季取暖負荷占比越來越大。全國有多個省級電網夏季降溫負荷占最高用電負荷比重超過40%,少數省份降溫負荷比重超過50%,氣溫對用電的影響越來越突出。降溫負荷持續增加等因素導致用電負荷峰谷差加大,2022年華東電網年最大峰谷差超過1.1億千瓦,年最大峰谷差率超過了40%。巨大的峰谷差增加了電網平衡的難度,電力系統靈活性調節資源缺乏的問題將更加凸顯,電力系統調峰壓力進一步加大。
同時,在極熱天氣下,大范圍的靜風環境導致風力發電機無風驅動,使得風機出力大幅下降甚至無出力;溫度過高時光伏電池的轉換效率反而會降低,導致光伏發電出力下降;厄爾尼諾現象給我國部分地區帶來極端干旱問題,導致這些地區的水電出力減少;夏季高溫時段火電機組出力也會受到影響;持續極端高溫環境下,電力設備出現故障的概率有所增加。
顯而易見,隨著氣溫的升高而逐步攀升,電網的負荷能力迎來每年一度的最大挑戰。我國不缺電量,缺的是電力。在這種背景下,尋找應對厄爾尼諾現象及其影響的解決方案變得尤為重要。
2023年5月,國家發改委發布《電力需求側管理辦法(征求意見稿)》,提出支持整合需求側資源以虛擬電廠形式參與需求響應,平抑尖峰負荷,上海、廣東和山西紛紛出臺政策建設虛擬電廠。作為一種可持續能源解決方案,虛擬電廠為能源系統的靈活性、效率和可靠性提供了新的途徑。
虛擬電廠應用數字化技術、控制技術、物聯網技術與通信技術,將分布式電源、儲能、與可調負荷等分布式資源進行聚合管理與優化,并作為一個特殊電廠參與電網運行,并成為電力市場的運營實體。在厄爾尼諾的背景下,虛擬電廠將成為我國解決缺電問題的重要手段,其最重要在于貢獻出靈活調節的價值。
供電用電出現缺口時,虛擬電廠起到靈活地削峰填谷作用:當用電大于供電時,虛擬電廠作為“正電廠”向系統供電,起到助推電力爬坡的作用;當供電大于用電時,作為“負電廠”消納系統電力,起到剎車的作用。隨著厄爾尼諾助推電網負荷缺口進一步擴大,結合政策催化,虛擬電廠建設有望提速。
例如,當遇到40℃的高溫天氣,虛擬電廠將聚合的商場空調上升1~2攝氏度,在不影響到商場消費者體驗的情況下,可以減少用電需求;或將聚合的分布式能源、儲能設施在用電高峰時向電網送電,取得高峰時的高電價收益。
因此,利用虛擬電廠的能源管理系統,能夠實現能源的靈活調度和優化利用,使電力達到供需平衡。
由于新能源發電穩定性不足,傳統電力能源生態系統是一種“源隨荷動”運行模式,當用電負荷突然增高,但電源發電能力不足時,供需不平衡將會嚴重影響電網的安全運行。而虛擬電廠兼具“源—荷”特性,可根據需求更換角色身份,能夠聚合分散在不同空間的分布式能源,在智能協同調控和決策支持下保障新能源電力的穩定輸出,真正實現“源荷互動”。
隨著數字化技術的發展,虛擬電廠參與負荷和響應手段更加多元,負荷調控更為精準,需求響應能夠實現迅速、高效和精準的實時動態調控,有效解決電力供給側可再生能源發電帶來的巨大不確定性。
虛擬電廠在節電過程中對環境無污染,且成本較低,能獲得顯著的碳減排效益和更高的經濟效益。2021年5月,國家電網在上海開展了國內首次基于虛擬電廠技術的電力需求響應行動,測試中累計調節電網負荷56.2萬千瓦,消納清潔能源電量123.6萬千瓦時,減少碳排放量約336噸。
目前行業發展處于初級階段,國內虛擬電廠建設還存在諸多的困難和挑戰,相關規則的制定也有待摸索和完善。但虛擬電廠為能源轉型和氣候變化的應對提供了新的途徑,無疑是未來電力系統發展的一大方向和趨勢。
隨著厄爾尼諾助推,電網負荷缺口進一步擴大,結合政策催化,虛擬電廠的建設有望提速。后續隨著電力市場建設日趨完善,我國虛擬電廠商業模式將日漸成熟,并逐步參與到調節、中長期、現貨等電能量市場中。
浙達能源(ZD·POWER)是一家引領中國電力能源智慧變革和低碳演進的創新型國家級高新技術企業,國內領先的智慧能源、智能電網、虛擬電廠、電力交易、能源互聯、低碳降碳技術產品服務提供商和集成運營商,研發能力和技術水平處于國內領先地位。
浙達能源是國內首個實現虛擬電廠全鏈路貫通運營的運營商,早在2019年就開始研發虛擬電廠相關技術、系統平臺、終端硬件,并落地建設運行至今,陸續在浙江、江蘇等地建有虛擬電廠平臺。這些源網荷儲一體化虛擬電廠聚合管理、控制運行著幾千個能量單元,實現了分布式多類型能源資源的高效運行。
自去年起,浙達能源圍繞著園區、高耗能企業開展源網荷儲一體化項目規劃、開發、建設,并通過源網荷儲一體化的能量管理和虛擬電廠進行運行與交易,切實提升了一體化項目中新能源的收益率,大大降低了工商業用戶的能耗費用和用能成本。