上海市電力需求-趙建立：電動汽車電網(wǎng)智能互動示范工程建設實踐

 

 

 

演講實錄

 

 

 

 

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

 

以下為演講實錄：  

 

各位領導、專家，大家好！我是國網(wǎng)上海市電力公司的趙建立，根據(jù)安排向大家匯報上海市大規(guī)模"電動汽車-電網(wǎng)"智能互動示范工程建設實踐。

 

 

 

我的匯報從總體規(guī)劃、互動體系、典型實踐和推進路徑四方面向大家匯報。

 

 

 

第一，總體規(guī)劃。

 

第一部分匯報一下上海市車網(wǎng)互動的整體規(guī)劃。上海的車網(wǎng)互動整體規(guī)劃主要是基于上海電網(wǎng)的實際情況，截止到2021年底上海市電動汽車保有量超過62萬輛，累計建成各類充電樁超過50萬個，這兩個數(shù)據(jù)在全國居首。同時，在全國率先建成省級車網(wǎng)互動平臺，并牽頭發(fā)布了國內(nèi)首個電動汽車智能充電樁及互動響應技術(shù)標準。在上海市開展車網(wǎng)互動已經(jīng)具備比較良好的技術(shù)條件。同時從上海電網(wǎng)的實際需求來看，因為上海電網(wǎng)是一個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，負荷處于低位。因此，在用電低谷期的填谷負荷需求比較顯著。根據(jù)上海市的規(guī)劃，未來海上風電有大容量并網(wǎng)的壓力，非常顯著。根據(jù)規(guī)劃，在"十四五"期間，上海應該建設深海海上風電，大約在500萬千瓦左右。目前上海電網(wǎng)對新能源消納能力還是可以的，因為占比比較低，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，它是有迫切的現(xiàn)實需求。

 

 

 

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

 

 

 

第二部分，互動體系。

 

主要從五方面予以匯報，分別是政策配套、基礎設施提升、平臺建設、市場機制、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)互動基礎設施的互聯(lián)互通、智能化推廣、價格激勵、互動體系建設以及示范應用等幾方面，為上海市車網(wǎng)互動提供了非常堅實的政策保障。

 

 

 

二，基礎設施提升。2021年上海市在國內(nèi)首個發(fā)布了關于車網(wǎng)互動方面的地方標準，電動汽車智能充電及互動響應的技術(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的財政補貼的話，都要滿足地方標準的技術(shù)要求。其中上海市電器科學研究所和上海機動車檢測中心負責隨車樁的檢測工作，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管理平臺的互動，實現(xiàn)車網(wǎng)的智能交互。右側(cè)是目前平臺建設的相關架構(gòu)。目前的智能自動充電樁要通過智能充電管理平臺，接受上海市電力需求響應平臺的調(diào)控?；谶\營管理平臺實現(xiàn)調(diào)控指標分解，或接受平臺直接的調(diào)控，這兩種模式都是可以的。

 

 

 

第三，平臺建設。

 

截止到目前已經(jīng)初步建成上海市車網(wǎng)互動公共服務平臺，主要包括資源管理、市場運營、運營商子系統(tǒng)和系統(tǒng)管理等幾個方面。通過平臺建設我們已經(jīng)實現(xiàn)了對上海市充電負荷的可觀、可測、可調(diào)和可控。接入我們平臺的充電負荷，在系統(tǒng)里面相關的檔案信息都是可見的，相關的充電負荷可以遠程測量。同時對充電樁的充電負荷可調(diào)，也可以控。實現(xiàn)負荷調(diào)節(jié)，也可以實現(xiàn)遠程的啟停控制。我們逐步實現(xiàn)了上海市充電樁資源和充電負荷的統(tǒng)一接入、統(tǒng)一管理和統(tǒng)一調(diào)控。我們是一個平臺實現(xiàn)全網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)控。

 

 

 

基于這個平臺，2021年開始起步，目前全市50萬個樁，目的已經(jīng)接入了4.1萬個樁左右，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荷調(diào)控的效果。

 

 

 

我們這個平臺可以實現(xiàn)對充電資源的分類、分組管理。我們可以對上海不同的充電場景，比如對公交場站，對換電站、公共充電場站，以及對社區(qū)居民充電場站，都可以實現(xiàn)分類的編組，對不同的編組實現(xiàn)不同的調(diào)控的策略。

 

 

 

我們對不同的調(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，可以實現(xiàn)不同的功率調(diào)節(jié)，比如我們可以實現(xiàn)遠程5%功率下浮的控制，甚至10%、20%，甚至對部分編組可以實現(xiàn)遠程啟停控制，這樣可以適配用戶側(cè)不同的資源稟賦和特性，能夠達到更好的電網(wǎng)側(cè)的調(diào)控效果。

 

 

 

另外，我們這個平臺還實現(xiàn)了電系拓撲的溯源。因為我們這個充電樁的負荷在分布式比較分散的，在全市每個范圍都有，而且每個地方的資源顆粒度也不同。因此針對這個現(xiàn)狀，基于市級平臺，我們打通了與電網(wǎng)側(cè)全業(yè)務中臺的數(shù)據(jù)交互關系，基本上可以實現(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，比如在居民臺區(qū)中的，我們可以通過這種溯源關系逐步向上溯源，比如說這個臺區(qū)的配電，同時溯源到配電上級電網(wǎng)側(cè)的一個進線，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)。這樣可以實現(xiàn)以臺區(qū)、線路或者分區(qū)為范圍的精準調(diào)控的電力負荷管理體系。

 

 

 

左側(cè)我們放了幾張截圖，是我們一些具體案例。比如說對某些居民社區(qū)的某個充電樁，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)，都可以精準溯源。同時還可以實現(xiàn)一個反向溯源，比如說在上海找一個天寶站，我可以向下來進行統(tǒng)計，在某一個時刻下面有多少個充電樁資源是屬于我們這個電力的供電范圍的。通過這種方式，我們可以實現(xiàn)局部充電樁的精準調(diào)控。

 

 

 

第四，向各位領導匯報一下車網(wǎng)互動的市場模式。

 

目前，在上海地區(qū)我們正在開展車網(wǎng)互動，主要是基于這個需求響應工作開展的。目前我們主要有中長期、日內(nèi)和快速三個大類，六個小項的需求響應品種。它的調(diào)控價格，削峰可以從2.4元每千瓦時到9元每千瓦時這樣的范圍，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)互動還會進一步向省間現(xiàn)貨和省內(nèi)現(xiàn)貨、輔助服務進行拓展。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)互動資源、用戶側(cè)靈活資源導入到這個省內(nèi)現(xiàn)貨市場當中。同時，省內(nèi)輔助服務的細則已經(jīng)出臺了，后期我們也會逐步把這個應用場景進一步拓展。

 

 

 

其二，向大家匯報一下車網(wǎng)互動在接受電網(wǎng)調(diào)控考核方面的相關內(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、虛擬電廠三種類別。其中常規(guī)電廠對電網(wǎng)側(cè)是比較成熟的調(diào)控模式，因為它的機組處理是非常穩(wěn)定的，而且可以保持一種長時間的持續(xù)運行，而且它的調(diào)控精度、時段，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)實現(xiàn)從一個旋備到載荷狀態(tài)的切換。這是我們目前電網(wǎng)側(cè)源側(cè)的基礎面。

 

 

 

同時，我們也在大力推動新能源場站的接納能力。但是新能源場站跟常規(guī)電廠相比，它有兩個顯著特征，一是它出力具備波動性，二是間歇性。比如它出力不像火電機組那樣平穩(wěn)，比如說陽光大了，光伏出力就大一點，可能風大了，可能風機的出力也大一點。比如有風無光的話，可能出力暫停。這樣對電網(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測這種波動性的發(fā)電功率，同時對相關偏離考核方面，比常規(guī)電廠是寬松的。

 

 

 

 

 

其三，虛擬電廠。比如說車網(wǎng)互動參與到電網(wǎng)調(diào)節(jié)，實際上它是一種虛擬電廠的形式進行參與的。它有兩個顯著特征，一個是聚合態(tài)，因為它整體上每個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，實現(xiàn)不同的聚合方式，它具有靈活性。

 

 

 

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

 

 

 

我們目前對虛擬電廠首先要做的第一點，就是對它的負荷功率曲線要形成一個精準預測，同時對后面的調(diào)控能力，要通過常態(tài)的調(diào)節(jié)測試，能夠把它的調(diào)控能力合理評估。同時還有其他方面，比如說一些爬坡率，它的負荷單次可以接受調(diào)控的持續(xù)時間等等，也是電網(wǎng)側(cè)調(diào)控考核的一些關鍵指標。

 

 

 

其四，負荷基線。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確計量的。但是對于虛擬電廠，比如車網(wǎng)互動參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)的效果，實際上是我們模擬或者是虛擬計算出來的。這里面有個重要的概念就是負荷基線，這種負荷在某一天、某一時段預計應該表現(xiàn)一種負荷曲線的水平，和我們通過電網(wǎng)調(diào)控所表現(xiàn)出的實測負荷曲線之間的差值，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。其中左邊這個是我們上海電網(wǎng)全部公共場站的調(diào)控曲線，大家可以看出它在某一天還是有一定的波動性，同時它基本上在夜間和午間呈現(xiàn)一點的負荷高峰，在早間和晚間負荷是低谷的。

 

 

 

中間這張圖片是上海地區(qū)接入市級平臺所有的公交場站的充電負荷區(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、可靠地評估出來。

 

 

 

右邊這張圖片是我們對全市范圍公共的和專用的場站，目前接入市級平臺一個總加的功率曲線，可以看出它的特性，負荷基線的穩(wěn)定性、可靠性和可預測性方面，都是介于前面兩種之間的。

 

 

 

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

 

 

 

以上就是我們上海市目前車網(wǎng)互動體系建設方面的五個方面。

 

 

 

第四部分，上海車網(wǎng)互動的典型實踐。

 

我們目前上海車網(wǎng)互動實踐開展次數(shù)比較多了，我們選其中一次規(guī)模比較大的、范圍比較廣的實踐。在本年度7月26日-28日，我們在全市或者局部地區(qū)出現(xiàn)供電緊張的情況，我們實現(xiàn)了有序充電車網(wǎng)互動的全網(wǎng)試點。

 

 

 

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，還有中長期快速通過不同的空間和時間維度，實現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)的調(diào)用。

 

 

 

這張圖是我們實際的調(diào)用效果，三種不同的顏色代表連續(xù)三天。這個坐標軸是顯示我們不同的應用場景，通過這個調(diào)用，我們參與范圍還是非常廣泛的，整體申報規(guī)模超過10萬千瓦。

 

 

 

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

 

 

 

同時，我們這次車網(wǎng)互動的實踐也是體現(xiàn)了互動的真實水平，也是為后期進一步擴展應用的層級，還有擴展規(guī)模，做了一次比較好的檢驗。

 

 

 

最后向大家匯報一下車網(wǎng)互動后期的推進路徑，主要是四個方面。

 

 

 

一是進一步夯實資源基礎，廣泛促進接入。

 

我們針對市政府"50萬輛車、50千瓦"功率要求，準備實施"四年登高計劃"，到2025年逐步實現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)接納能力的建設。

 

 

 

二是常態(tài)組織響應，提升車網(wǎng)互動的實戰(zhàn)能力。

 

我們主要設置三種場景，分別是超大城市的剛性保供、柔性調(diào)節(jié)、風險抵御的三大應用場景。

 

 

 

三是加強資源管理，優(yōu)化平臺功能。

 

目前已經(jīng)初步實現(xiàn)車網(wǎng)互動平臺，要進一步與電網(wǎng)側(cè)的虛擬電廠平臺、交易平臺，源網(wǎng)荷儲平臺，實現(xiàn)深入融合，達到不同的范圍、不同的調(diào)節(jié)速度的拓展。

 

 

 

四是加快試點應用，提升技術(shù)應用能力。

 

要兼容包括跨省的清潔能源消納，本地的海上風電消納，電網(wǎng)韌性提升和臺區(qū)管控能力的源網(wǎng)荷儲友好互動，這樣幾個應用。

 

 

 

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