“用這個(gè)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(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度。”張浩介紹說(shuō)。1月13日,江蘇電網(wǎng)碳結(jié)構(gòu)電子沙盤正式上線運(yùn)行,江蘇電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)碳排放情況的實(shí)時(shí)分析。
剛剛過(guò)去的春節(jié)假期,江蘇全省累計(jì)用電量達(dá)77.74億千瓦時(shí),同比增長(zhǎng)2.75%。但江蘇電網(wǎng)累計(jì)碳排放量為502萬(wàn)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(lái),特別是“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)提出后,堅(jiān)持綠色發(fā)展、加速推進(jìn)清潔低碳轉(zhuǎn)型已成為能源行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
“如果一味追求新能源多發(fā)、滿發(fā),一旦在負(fù)荷低谷時(shí)段出現(xiàn)特殊天氣情況,電網(wǎng)安全將難以保證。”國(guó)網(wǎng)江蘇電力調(diào)控中心主任陸曉說(shuō),“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(shí)掌握全省電力行業(yè)碳排放情況成了國(guó)網(wǎng)江蘇電力調(diào)控中心的迫切需求。2020年11月,國(guó)網(wǎng)江蘇電力聯(lián)合中國(guó)電科院、南瑞集團(tuán)、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(diǎn)重新進(jìn)行“碳畫像”。
個(gè)別電廠已經(jīng)開始嘗試測(cè)量碳排放數(shù)據(jù),但因缺少統(tǒng)一的測(cè)算標(biāo)準(zhǔn),也難以得到真實(shí)有效的數(shù)據(jù)。通過(guò)機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行間接測(cè)算就成了“碳畫像”的現(xiàn)實(shí)選擇。
目前,江蘇全省共有6196臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(diǎn)多面廣體量小”,這些電源點(diǎn)的各類運(yùn)行數(shù)據(jù)量已經(jīng)超過(guò)了省內(nèi)火電機(jī)組的數(shù)據(jù)量。研發(fā)團(tuán)隊(duì)從電力運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)、一次能源耗能信息網(wǎng)等平臺(tái)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)就超過(guò)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(jìn)而準(zhǔn)確計(jì)算出碳排放的數(shù)值,成為研發(fā)團(tuán)隊(duì)必須解決的問(wèn)題。
為此,研發(fā)團(tuán)隊(duì)整合政府統(tǒng)計(jì)部門公布的一次能源碳排放量計(jì)算公式、發(fā)電企業(yè)歷史數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)算法與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì),生成專業(yè)模塊,分析研判海量數(shù)據(jù),在篩選出燃煤機(jī)組供煤量、燃?xì)鈾C(jī)組供氣量及一次能源日均消耗量等影響發(fā)電機(jī)組碳排放量的相關(guān)數(shù)據(jù)后,再通過(guò)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(diǎn)的碳排放情況。
2020年12月底,電子沙盤開始試運(yùn)行。通過(guò)電子沙盤的匯總計(jì)算,研發(fā)團(tuán)隊(duì)得出了省內(nèi)各電源點(diǎn)的碳排放數(shù)據(jù)。“我們將計(jì)算結(jié)果與統(tǒng)計(jì)部門公布的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比校驗(yàn),根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果對(duì)算法進(jìn)行了多輪次迭代優(yōu)化。”陸曉說(shuō),“目前,電子沙盤中各電源點(diǎn)碳排放數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率已經(jīng)達(dá)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(guó)網(wǎng)江蘇電力通過(guò)電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)共安排181臺(tái)次火電機(jī)組參與低谷深度調(diào)峰,額外提供最大負(fù)備用250.2萬(wàn)千瓦;利用中長(zhǎng)期可調(diào)負(fù)荷輔助服務(wù)市場(chǎng),額外提供了最大22.5萬(wàn)千瓦的填谷負(fù)荷。
截至2021年1月底,國(guó)網(wǎng)江蘇電力推動(dòng)省內(nèi)發(fā)電企業(yè)完成了全省102臺(tái)火電機(jī)組靈活性改造,平均調(diào)峰范圍達(dá)63%,提供最大深度調(diào)峰容量435萬(wàn)千瓦。如何從這102臺(tái)機(jī)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(duì)不同火電機(jī)組的燃燒效率、碳排放量等情況進(jìn)行了對(duì)比分析,在保證電網(wǎng)安全的前提下,排出了‘低碳優(yōu)先級(jí)’。在負(fù)荷低谷時(shí)段,優(yōu)先選擇排名靠前的機(jī)組參與深度調(diào)峰。”陸曉介紹。
2月13日,南京某電廠2號(hào)機(jī)組、蘇州某電廠4號(hào)機(jī)組均具備參與深度調(diào)峰條件。通過(guò)電子沙盤計(jì)算,若參與深度調(diào)峰,南京2號(hào)機(jī)組每小時(shí)的碳排放量比蘇州4號(hào)機(jī)組高3噸。最終,蘇州4號(hào)機(jī)組于當(dāng)日零時(shí)至7時(shí)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(shí),位于興化市戴南鎮(zhèn)的江蘇興達(dá)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(bào)參與了需求響應(yīng)。”興達(dá)公司能源計(jì)量部部長(zhǎng)陳學(xué)春介紹。農(nóng)歷正月初一至初三,該公司申請(qǐng)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(dá)12.9萬(wàn)千瓦。預(yù)計(jì)該公司3天累計(jì)可獲得激勵(lì)收益111.7萬(wàn)元。
參與此次響應(yīng)的“贏家”不只興達(dá)公司一家。“從空間上,電子沙盤分析了江蘇全省13個(gè)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(duì)象選擇等工作時(shí),碳排放量就成了一項(xiàng)重要因素。”國(guó)網(wǎng)江蘇電力營(yíng)銷部市場(chǎng)智電處副處長(zhǎng)阮文駿介紹,“在收到各方參與需求響應(yīng)的申請(qǐng)后,我們分類篩選不同地域、不同行業(yè)的申請(qǐng)者,在綜合考慮競(jìng)價(jià)、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(guó)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(qǐng)主體參與響應(yīng),在緩解電網(wǎng)運(yùn)行壓力的同時(shí)進(jìn)一步減少了當(dāng)?shù)靥寂欧趴偭俊?/p>
拓展場(chǎng)景 助推全社會(huì)用能轉(zhuǎn)型
風(fēng)電、光伏發(fā)電等有“靠天發(fā)電”、短時(shí)調(diào)節(jié)性較弱等特點(diǎn)。這也意味著當(dāng)遇到特殊天氣時(shí),新能源機(jī)組出力將大幅波動(dòng),由此產(chǎn)生的供電盈余或缺口必須由燃煤機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)組第一時(shí)間填補(bǔ)。因此,整個(gè)電網(wǎng)會(huì)保留適量的火電機(jī)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(yùn)行狀態(tài)的火電機(jī)組,往往間接增加了整個(gè)系統(tǒng)的碳排放量。
“電子沙盤可以幫助我們進(jìn)一步壓降低功率運(yùn)行的火電機(jī)組數(shù)量。”陸曉介紹。以電子沙盤建設(shè)為契機(jī),國(guó)網(wǎng)江蘇電力實(shí)現(xiàn)了對(duì)全省6196臺(tái)風(fēng)機(jī)、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(cè),并以此為基礎(chǔ)探索構(gòu)建了大時(shí)空高精度新能源功率預(yù)測(cè)系統(tǒng),預(yù)測(cè)精度較以往提高3個(gè)百分點(diǎn)。
“隨著新能源發(fā)電預(yù)測(cè)精度的提升,我們可以進(jìn)一步讓部分備用火電機(jī)組退出低功率運(yùn)行狀態(tài)。而且,我們可以根據(jù)不同機(jī)組的碳排放情況來(lái)選擇哪些機(jī)組具體執(zhí)行此類調(diào)度命令。”陸曉說(shuō)。目前,國(guó)網(wǎng)江蘇電力正與江蘇省能源局等溝通,推動(dòng)電子沙盤向用戶側(cè)拓展,推動(dòng)全社會(huì)用能轉(zhuǎn)型升級(jí)。
后續(xù),國(guó)網(wǎng)江蘇電力將與南京市江北新區(qū)管委會(huì)等部門加強(qiáng)溝通,在江北新區(qū)試點(diǎn)開展全社會(huì)用能碳排放情況監(jiān)測(cè),將試點(diǎn)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(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)碳排放的全方位監(jiān)測(cè),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(duì)象的能效服務(wù),引導(dǎo)各類客戶科學(xué)高效節(jié)約用能。
評(píng)論