上海市電力需求-趙建立：電動(dòng)汽車電網(wǎng)智能互動(dòng)示范工程建設(shè)實(shí)踐

 

 

 

演講實(shí)錄

 

 

 

 

上海市電力需求響應(yīng)中心 副主任 趙建立出席論壇并發(fā)表主題演講——《上海市大規(guī)模電動(dòng)汽車-電網(wǎng)智能互動(dòng)示范工程建設(shè)實(shí)踐》。

 

以下為演講實(shí)錄：  

 

各位領(lǐng)導(dǎo)、專家，大家好！我是國網(wǎng)上海市電力公司的趙建立，根據(jù)安排向大家匯報(bào)上海市大規(guī)模"電動(dòng)汽車-電網(wǎng)"智能互動(dòng)示范工程建設(shè)實(shí)踐。

 

 

 

我的匯報(bào)從總體規(guī)劃、互動(dòng)體系、典型實(shí)踐和推進(jìn)路徑四方面向大家匯報(bào)。

 

 

 

第一，總體規(guī)劃。

 

第一部分匯報(bào)一下上海市車網(wǎng)互動(dòng)的整體規(guī)劃。上海的車網(wǎng)互動(dòng)整體規(guī)劃主要是基于上海電網(wǎng)的實(shí)際情況，截止到2021年底上海市電動(dòng)汽車保有量超過62萬輛，累計(jì)建成各類充電樁超過50萬個(gè)，這兩個(gè)數(shù)據(jù)在全國居首。同時(shí)，在全國率先建成省級(jí)車網(wǎng)互動(dòng)平臺(tái)，并牽頭發(fā)布了國內(nèi)首個(gè)電動(dòng)汽車智能充電樁及互動(dòng)響應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在上海市開展車網(wǎng)互動(dòng)已經(jīng)具備比較良好的技術(shù)條件。同時(shí)從上海電網(wǎng)的實(shí)際需求來看，因?yàn)樯虾ｋ娋W(wǎng)是一個(gè)典型的受端城市電網(wǎng)，外來電的占比非常高，基本上有40%以上的電力是從區(qū)外受入的，其中清潔能源占比超過70%。本地的靈活調(diào)節(jié)的資源比較少，外來地電調(diào)節(jié)靈活性比較差，所以我們對(duì)靈活調(diào)節(jié)資源是有需求的。

 

 

 

此外，上海電網(wǎng)峰谷差比較高，最大峰谷差一般在5月份左右。這時(shí)候一般是西南水電處于汛期，它有大量的饋入的需求。但是從上海電網(wǎng)本身來看，負(fù)荷處于低位。因此，在用電低谷期的填谷負(fù)荷需求比較顯著。根據(jù)上海市的規(guī)劃，未來海上風(fēng)電有大容量并網(wǎng)的壓力，非常顯著。根據(jù)規(guī)劃，在"十四五"期間，上海應(yīng)該建設(shè)深海海上風(fēng)電，大約在500萬千瓦左右。目前上海電網(wǎng)對(duì)新能源消納能力還是可以的，因?yàn)檎急缺容^低，但是在"十四五"期間，我們消納本地新能源發(fā)電的壓力也是存在的。因此，從這些方面來講，在上海市開展車網(wǎng)互動(dòng)，它是有迫切的現(xiàn)實(shí)需求。

 

 

 

基于上海電網(wǎng)的實(shí)際情況，上海市政府也正式發(fā)布了關(guān)于車網(wǎng)互動(dòng)的整體規(guī)劃——力爭(zhēng)在"十四五"期間，在上海全市形成50萬輛電動(dòng)汽車以及50萬千瓦有序充電的能力，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)、樁、車智能互動(dòng)。這是上海電網(wǎng)車網(wǎng)互動(dòng)總體規(guī)劃方面的相關(guān)內(nèi)容。

 

 

 

第二部分，互動(dòng)體系。

 

主要從五方面予以匯報(bào)，分別是政策配套、基礎(chǔ)設(shè)施提升、平臺(tái)建設(shè)、市場(chǎng)機(jī)制、調(diào)控考核等五方面。

 

 

 

一，政策配套。上海市政策配套比較齊全，全面覆蓋了車網(wǎng)互動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施的互聯(lián)互通、智能化推廣、價(jià)格激勵(lì)、互動(dòng)體系建設(shè)以及示范應(yīng)用等幾方面，為上海市車網(wǎng)互動(dòng)提供了非常堅(jiān)實(shí)的政策保障。

 

 

 

二，基礎(chǔ)設(shè)施提升。2021年上海市在國內(nèi)首個(gè)發(fā)布了關(guān)于車網(wǎng)互動(dòng)方面的地方標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)汽車智能充電及互動(dòng)響應(yīng)的技術(shù)要求，其中明確在上海市所有的新能源乘用車，如果享受上海市相關(guān)的財(cái)政補(bǔ)貼的話，都要滿足地方標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。其中上海市電器科學(xué)研究所和上海機(jī)動(dòng)車檢測(cè)中心負(fù)責(zé)隨車樁的檢測(cè)工作，要求所有隨車樁具備自身調(diào)節(jié)，能夠與上海市電力需求響應(yīng)管理平臺(tái)的互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車網(wǎng)的智能交互。右側(cè)是目前平臺(tái)建設(shè)的相關(guān)架構(gòu)。目前的智能自動(dòng)充電樁要通過智能充電管理平臺(tái)，接受上海市電力需求響應(yīng)平臺(tái)的調(diào)控?；谶\(yùn)營管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)調(diào)控指標(biāo)分解，或接受平臺(tái)直接的調(diào)控，這兩種模式都是可以的。

 

 

 

第三，平臺(tái)建設(shè)。

 

截止到目前已經(jīng)初步建成上海市車網(wǎng)互動(dòng)公共服務(wù)平臺(tái)，主要包括資源管理、市場(chǎng)運(yùn)營、運(yùn)營商子系統(tǒng)和系統(tǒng)管理等幾個(gè)方面。通過平臺(tái)建設(shè)我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)上海市充電負(fù)荷的可觀、可測(cè)、可調(diào)和可控。接入我們平臺(tái)的充電負(fù)荷，在系統(tǒng)里面相關(guān)的檔案信息都是可見的，相關(guān)的充電負(fù)荷可以遠(yuǎn)程測(cè)量。同時(shí)對(duì)充電樁的充電負(fù)荷可調(diào)，也可以控。實(shí)現(xiàn)負(fù)荷調(diào)節(jié)，也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的啟停控制。我們逐步實(shí)現(xiàn)了上海市充電樁資源和充電負(fù)荷的統(tǒng)一接入、統(tǒng)一管理和統(tǒng)一調(diào)控。我們是一個(gè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)控。

 

 

 

基于這個(gè)平臺(tái)，2021年開始起步，目前全市50萬個(gè)樁，目的已經(jīng)接入了4.1萬個(gè)樁左右，滲透率基本上在8%左右，我們放了三張照片基本上是相關(guān)的參考界面。我們起步比較晚，但是發(fā)展速度比較快，目前形成了初步的負(fù)荷調(diào)控的效果。

 

 

 

我們這個(gè)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)充電資源的分類、分組管理。我們可以對(duì)上海不同的充電場(chǎng)景，比如對(duì)公交場(chǎng)站，對(duì)換電站、公共充電場(chǎng)站，以及對(duì)社區(qū)居民充電場(chǎng)站，都可以實(shí)現(xiàn)分類的編組，對(duì)不同的編組實(shí)現(xiàn)不同的調(diào)控的策略。

 

 

 

我們對(duì)不同的調(diào)控組，根據(jù)本身樁接受電網(wǎng)調(diào)控的技術(shù)能力的不同，可以實(shí)現(xiàn)不同的功率調(diào)節(jié)，比如我們可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程5%功率下浮的控制，甚至10%、20%，甚至對(duì)部分編組可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟?？刂?，這樣可以適配用戶側(cè)不同的資源稟賦和特性，能夠達(dá)到更好的電網(wǎng)側(cè)的調(diào)控效果。

 

 

 

另外，我們這個(gè)平臺(tái)還實(shí)現(xiàn)了電系拓?fù)涞乃菰?。因?yàn)槲覀冞@個(gè)充電樁的負(fù)荷在分布式比較分散的，在全市每個(gè)范圍都有，而且每個(gè)地方的資源顆粒度也不同。因此針對(duì)這個(gè)現(xiàn)狀，基于市級(jí)平臺(tái)，我們打通了與電網(wǎng)側(cè)全業(yè)務(wù)中臺(tái)的數(shù)據(jù)交互關(guān)系，基本上可以實(shí)現(xiàn)用戶電力信息全鏈路雙向溯源。大屏上面右側(cè)這張圖，一般情況下，充電樁都是在低壓側(cè)的，比如在居民臺(tái)區(qū)中的，我們可以通過這種溯源關(guān)系逐步向上溯源，比如說這個(gè)臺(tái)區(qū)的配電，同時(shí)溯源到配電上級(jí)電網(wǎng)側(cè)的一個(gè)進(jìn)線，逐漸再溯源到35千伏的變電站，220千伏，最后到500kV的電網(wǎng)分區(qū)。這樣可以實(shí)現(xiàn)以臺(tái)區(qū)、線路或者分區(qū)為范圍的精準(zhǔn)調(diào)控的電力負(fù)荷管理體系。

 

 

 

左側(cè)我們放了幾張截圖，是我們一些具體案例。比如說對(duì)某些居民社區(qū)的某個(gè)充電樁，可以通過依次溯源，直接定位到它屬于上海市的靜安的電網(wǎng)分區(qū)，都可以精準(zhǔn)溯源。同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)反向溯源，比如說在上海找一個(gè)天寶站，我可以向下來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在某一個(gè)時(shí)刻下面有多少個(gè)充電樁資源是屬于我們這個(gè)電力的供電范圍的。通過這種方式，我們可以實(shí)現(xiàn)局部充電樁的精準(zhǔn)調(diào)控。

 

 

 

第四，向各位領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)一下車網(wǎng)互動(dòng)的市場(chǎng)模式。

 

目前，在上海地區(qū)我們正在開展車網(wǎng)互動(dòng)，主要是基于這個(gè)需求響應(yīng)工作開展的。目前我們主要有中長(zhǎng)期、日內(nèi)和快速三個(gè)大類，六個(gè)小項(xiàng)的需求響應(yīng)品種。它的調(diào)控價(jià)格，削峰可以從2.4元每千瓦時(shí)到9元每千瓦時(shí)這樣的范圍，填谷從九毛六到三塊六這樣的調(diào)控空間。未來我們這種車網(wǎng)互動(dòng)還會(huì)進(jìn)一步向省間現(xiàn)貨和省內(nèi)現(xiàn)貨、輔助服務(wù)進(jìn)行拓展。目前我們正在跟華東交易中心在討論省間現(xiàn)貨，逐步把蓄電廠、車網(wǎng)互動(dòng)資源、用戶側(cè)靈活資源導(dǎo)入到這個(gè)省內(nèi)現(xiàn)貨市場(chǎng)當(dāng)中。同時(shí)，省內(nèi)輔助服務(wù)的細(xì)則已經(jīng)出臺(tái)了，后期我們也會(huì)逐步把這個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)一步拓展。

 

 

 

其二，向大家匯報(bào)一下車網(wǎng)互動(dòng)在接受電網(wǎng)調(diào)控考核方面的相關(guān)內(nèi)容。從電網(wǎng)角度來講，一般情況下，我們考慮分常規(guī)電廠、新能源發(fā)電場(chǎng)、虛擬電廠三種類別。其中常規(guī)電廠對(duì)電網(wǎng)側(cè)是比較成熟的調(diào)控模式，因?yàn)樗臋C(jī)組處理是非常穩(wěn)定的，而且可以保持一種長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)運(yùn)行，而且它的調(diào)控精度、時(shí)段，還有一次調(diào)頻、AGC考核等方面，它的精度都是非常高的。比如說，它可以在旋轉(zhuǎn)備用方面，在10分鐘之內(nèi)實(shí)現(xiàn)從一個(gè)旋備到載荷狀態(tài)的切換。這是我們目前電網(wǎng)側(cè)源側(cè)的基礎(chǔ)面。

 

 

 

同時(shí)，我們也在大力推動(dòng)新能源場(chǎng)站的接納能力。但是新能源場(chǎng)站跟常規(guī)電廠相比，它有兩個(gè)顯著特征，一是它出力具備波動(dòng)性，二是間歇性。比如它出力不像火電機(jī)組那樣平穩(wěn)，比如說陽光大了，光伏出力就大一點(diǎn)，可能風(fēng)大了，可能風(fēng)機(jī)的出力也大一點(diǎn)。比如有風(fēng)無光的話，可能出力暫停。這樣對(duì)電網(wǎng)來講，目前以消納為主，而且我們目前要做的主要工作就是要預(yù)測(cè)這種波動(dòng)性的發(fā)電功率，同時(shí)對(duì)相關(guān)偏離考核方面，比常規(guī)電廠是寬松的。

 

 

 

 

 

其三，虛擬電廠。比如說車網(wǎng)互動(dòng)參與到電網(wǎng)調(diào)節(jié)，實(shí)際上它是一種虛擬電廠的形式進(jìn)行參與的。它有兩個(gè)顯著特征，一個(gè)是聚合態(tài)，因?yàn)樗w上每個(gè)單體體量都是很小的，而且它是分布在電網(wǎng)的全域范圍之內(nèi)，但是它可以通過聚合的方式形成一個(gè)比較大的體量，而且這種聚合的方式是不受空間的限制?？梢园凑詹煌木S度，實(shí)現(xiàn)不同的聚合方式，它具有靈活性。

 

 

 

它還有另外一個(gè)特點(diǎn)，它的發(fā)電出力具有狀態(tài)轉(zhuǎn)移特性的。比如它前一個(gè)小時(shí)已經(jīng)參與到電網(wǎng)調(diào)控，可能對(duì)它后一個(gè)小時(shí)的發(fā)電狀態(tài)或者接受電網(wǎng)調(diào)控的狀態(tài)，是有影響的。

 

 

 

我們目前對(duì)虛擬電廠首先要做的第一點(diǎn)，就是對(duì)它的負(fù)荷功率曲線要形成一個(gè)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，同時(shí)對(duì)后面的調(diào)控能力，要通過常態(tài)的調(diào)節(jié)測(cè)試，能夠把它的調(diào)控能力合理評(píng)估。同時(shí)還有其他方面，比如說一些爬坡率，它的負(fù)荷單次可以接受調(diào)控的持續(xù)時(shí)間等等，也是電網(wǎng)側(cè)調(diào)控考核的一些關(guān)鍵指標(biāo)。

 

 

 

其四，負(fù)荷基線。不管是常規(guī)電廠還是新能源的發(fā)電出力，它的出力都是可以準(zhǔn)確計(jì)量的。但是對(duì)于虛擬電廠，比如車網(wǎng)互動(dòng)參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)的效果，實(shí)際上是我們模擬或者是虛擬計(jì)算出來的。這里面有個(gè)重要的概念就是負(fù)荷基線，這種負(fù)荷在某一天、某一時(shí)段預(yù)計(jì)應(yīng)該表現(xiàn)一種負(fù)荷曲線的水平，和我們通過電網(wǎng)調(diào)控所表現(xiàn)出的實(shí)測(cè)負(fù)荷曲線之間的差值，通過積分可以算出它的等效調(diào)控效果。

 

 

 

在這張PPT上面，我們放了三張圖片。其中左邊這個(gè)是我們上海電網(wǎng)全部公共場(chǎng)站的調(diào)控曲線，大家可以看出它在某一天還是有一定的波動(dòng)性，同時(shí)它基本上在夜間和午間呈現(xiàn)一點(diǎn)的負(fù)荷高峰，在早間和晚間負(fù)荷是低谷的。

 

 

 

中間這張圖片是上海地區(qū)接入市級(jí)平臺(tái)所有的公交場(chǎng)站的充電負(fù)荷區(qū)間，大家可以看出它的特性非常平穩(wěn)，做基線的話，可以非常穩(wěn)定、可靠地評(píng)估出來。

 

 

 

右邊這張圖片是我們對(duì)全市范圍公共的和專用的場(chǎng)站，目前接入市級(jí)平臺(tái)一個(gè)總加的功率曲線，可以看出它的特性，負(fù)荷基線的穩(wěn)定性、可靠性和可預(yù)測(cè)性方面，都是介于前面兩種之間的。

 

 

 

對(duì)我們來說是這樣的，比如說以社區(qū)充電為例，可能是單個(gè)充電場(chǎng)站，它的充電行為有一定的隨機(jī)性。為了能夠擬合出或者能夠生成一條比較穩(wěn)定可靠、可預(yù)測(cè)的負(fù)荷基線，目前我們采用的方式就是把單體的或者是隨機(jī)性波動(dòng)比較大的充電樁進(jìn)行一定規(guī)模的聚合，通過這種聚合方式，能夠?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)性的消除，達(dá)到總體基線穩(wěn)定的效果。

 

 

 

以上就是我們上海市目前車網(wǎng)互動(dòng)體系建設(shè)方面的五個(gè)方面。

 

 

 

第四部分，上海車網(wǎng)互動(dòng)的典型實(shí)踐。

 

我們目前上海車網(wǎng)互動(dòng)實(shí)踐開展次數(shù)比較多了，我們選其中一次規(guī)模比較大的、范圍比較廣的實(shí)踐。在本年度7月26日-28日，我們?cè)谌谢蛘呔植康貐^(qū)出現(xiàn)供電緊張的情況，我們實(shí)現(xiàn)了有序充電車網(wǎng)互動(dòng)的全網(wǎng)試點(diǎn)。

 

 

 

一共發(fā)布了3次事件，包括全網(wǎng)范圍的削峰，還有局部的削峰，還有中長(zhǎng)期快速通過不同的空間和時(shí)間維度，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)的調(diào)用。

 

 

 

這張圖是我們實(shí)際的調(diào)用效果，三種不同的顏色代表連續(xù)三天。這個(gè)坐標(biāo)軸是顯示我們不同的應(yīng)用場(chǎng)景，通過這個(gè)調(diào)用，我們參與范圍還是非常廣泛的，整體申報(bào)規(guī)模超過10萬千瓦。

 

 

 

我們相關(guān)充電樁，目前交流充電樁超過3000多個(gè)，直流充電樁超過4000個(gè)，整體最大削峰是達(dá)到1.4次萬千瓦，也是創(chuàng)造上海地區(qū)車網(wǎng)互動(dòng)的最大規(guī)模。

 

 

 

同時(shí)，我們這次車網(wǎng)互動(dòng)的實(shí)踐也是體現(xiàn)了互動(dòng)的真實(shí)水平，也是為后期進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用的層級(jí)，還有擴(kuò)展規(guī)模，做了一次比較好的檢驗(yàn)。

 

 

 

最后向大家匯報(bào)一下車網(wǎng)互動(dòng)后期的推進(jìn)路徑，主要是四個(gè)方面。

 

 

 

一是進(jìn)一步夯實(shí)資源基礎(chǔ)，廣泛促進(jìn)接入。

 

我們針對(duì)市政府"50萬輛車、50千瓦"功率要求，準(zhǔn)備實(shí)施"四年登高計(jì)劃"，到2025年逐步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)接納能力的建設(shè)。

 

 

 

二是常態(tài)組織響應(yīng)，提升車網(wǎng)互動(dòng)的實(shí)戰(zhàn)能力。

 

我們主要設(shè)置三種場(chǎng)景，分別是超大城市的剛性保供、柔性調(diào)節(jié)、風(fēng)險(xiǎn)抵御的三大應(yīng)用場(chǎng)景。

 

 

 

三是加強(qiáng)資源管理，優(yōu)化平臺(tái)功能。

 

目前已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)車網(wǎng)互動(dòng)平臺(tái)，要進(jìn)一步與電網(wǎng)側(cè)的虛擬電廠平臺(tái)、交易平臺(tái)，源網(wǎng)荷儲(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)深入融合，達(dá)到不同的范圍、不同的調(diào)節(jié)速度的拓展。

 

 

 

四是加快試點(diǎn)應(yīng)用，提升技術(shù)應(yīng)用能力。

 

要兼容包括跨省的清潔能源消納，本地的海上風(fēng)電消納，電網(wǎng)韌性提升和臺(tái)區(qū)管控能力的源網(wǎng)荷儲(chǔ)友好互動(dòng)，這樣幾個(gè)應(yīng)用。

 

 

 

以上就是我們上海電網(wǎng)相關(guān)的總體規(guī)劃、互動(dòng)體系、典型實(shí)踐和后期的推進(jìn)路徑方面的整體介紹，我就向大家匯報(bào)這么多，謝謝。