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办公楼里建起了“发电厂” 上海开建虚拟电厂,通过减少终端用电

2017-11-16 16:34 出处:未知 人气: 评论(0
 
  
  通过“化零为整”,对各楼宇的碎片化节能行动做一次“众筹”,打造出全新的电力负荷调度模式。
  针对不同季节、不同时段、不同用电模式,为每栋建筑开出个性化的需求侧响应“药方”。
  到2019年,力争覆盖上海全市2000幢以上商业建筑,年虚拟发电运行时间不小于100小时的上海市商业建筑虚拟电厂。

  ◆本报记者 蔡新华 实习记者 陆彧童

  上海市黄浦区“诞生”了一座不同寻常的电厂:不烧煤、不烧气,没有设备,也看不到厂房,这是一座由大数据支撑、互联网赋能的虚拟电厂,是由许多楼宇构成的能源互联网管理体系。虚拟电厂又称“能效电厂”,是通过减少终端用电设备和装置用电需求的方式,来产生“富余”电能,因为需求的减少等于电网对于其他部分供应的增加,所以相当于建设了实际电厂。
  据悉,这是国家首个正式批复的商业建筑需求侧管理示范项目。迄今,最大规模的一次试运行中,参与楼宇超过50栋,释放负荷约1万千瓦。预计三年内,这座虚拟电厂能在用电高峰时释放出约5万千瓦电力。

  大数据支撑的虚拟电厂
  对用户行为精细化调节,实现柔性负荷控制

  宝龙大厦落成于2004年,这座17层的商办建筑是上海虚拟电厂的一个节点,曾8次参与虚拟电厂试运行,常规“发电”能力在100千瓦左右。
  据上海市发改委相关负责人介绍,虚拟电厂的原理很简单,一栋大楼有两台空调机组,在用电高峰时段,只要关停一台空调机,就能通过减负为电网释放出100千瓦电能。它的实质就是通过对用户行为的精细化调节,实现柔性的负荷控制。这样既能省下大量电力投资,也可有效提升环保水平,相当于在不增加资源消耗的情况下新建一座大型电厂。由于这种管理方式的重心在需求侧,所以被称为“需求侧响应”。
  不同于刚性的拉闸限电,虚拟电厂的运行是柔性的。上海这座虚拟电厂每次试运行持续一到两个小时,参与楼宇一般要把用电负荷降低15%,同时基本不影响正常使用体验,不会因为关闭空调而招致用户投诉。
  虚拟电厂的目标并非只是节能。上海市发改委相关负责人称,城市电网峰谷间的负荷差十分明显。在上海,夏季最大负荷是最低负荷的两倍多,而纵观全年,能超过90%峰值负荷的时间累计不到100小时,只相当于365天的1%。而就为了保证这1%,国家必须保留大量冗余发电能力。由于冗余电厂多为小厂,能耗高、环保差,因而,在峰时临时启动填补供电缺口的正是最不绿色的电。
  据悉,黄浦区在2015年开始需求响应试点工作,在试点过程中,针对一年中的采暖季、制冷季、过度季分别进行了需求响应尝试,充分验证了需求响应的可行性与潜力。通过试点验证,参与响应的楼宇最大负荷削减可达25%,平均削减负荷达10%。
  由于黄浦区需求响应试点工作效果显著,2016年8月,国家发改委批复了上海市城区(黄浦)商业建筑需求侧管理国家示范项目,项目基于互联网+智慧能源+大数据技术,开发建设上海城区(黄浦)商业建筑虚拟电厂,实现智能化、自动化、规模化、资源多元化的商业建筑规模需求响应,并为电力调峰/调频和吸纳可再生能源提供服务。

  “众筹”楼宇的碎片化节能
  实现能耗在线监测,数据支撑电力负荷调度

  需求侧响应涉及到相当精密、复杂的资源配置操作,因此落地存在难度。而大数据和互联网技术的发展,让其成为可能。
  在宝龙大厦配电间,一个个电表整整齐齐地排列着。除通常的计费电表外,另有超过60个智能电表“镇守”各个供电节点,24小时不间断地记录各区域照明、空调、电梯等设备的能耗。每隔几分钟,这些数据就被自动上传至上海市建筑能耗在线监测平台。
  过去几年,上海市一直希望把低碳打造成自己的新名片,因此在推进建筑能耗在线监测上不遗余力。目前,上海市黄浦区内像宝龙大厦这样对能耗实施在线监测的楼宇,总数已超过230栋,95%以上符合安装要求的公共建筑 (包括办公楼、商场、医院、学校、政府机关等)都实现了能耗在线监测,涉及智能电表1万多只,年监测用电量超过10亿度,占社会领域用电总量的40%。
  从大数据的角度来看,这1万多只智能电表就相当于1万多个不停歇的数据源;而其连接的在线监测平台则是具备数据整理、分析、呈现功能的数据加工中心。
  几年前启动建筑能耗在线监测的初衷,是推动楼宇经济低碳化,通过“化整为零”把能耗指标拆细,从而寻找节能突破口。如今,随着这张能耗“感知网”越来越成规模、“有想法”,它也可以“化零为整”,对各楼宇的碎片化节能行动做一次“众筹”,从而打造出全新的电力负荷调度模式。

  虚拟电厂让多方受益
  跟踪每一度电的去向,开出个性化“药方”

  据虚拟电厂管理方相关负责人介绍,在成为虚拟电厂的节点前,建筑必须先形成“发电”预案。由于每栋楼都是独特的,因此,每个预案的制定,都离不开基于大数据的个性化分析。
  在政府支持下,管理公司可以接触到大量能耗数据,几乎能了解每栋楼宇的每一度电是怎么使用的。因此,他们可以针对不同季节、不同时段、不同用电模式,为每栋建筑开出个性化的需求侧响应“药方”。比如,找到水泵的启停规律后,可以引导它提前运转,免得在高峰时“凑热闹”;根据楼宇的温度变化规律,适时、适当地关闭部分空调,从而在实现避峰的同时保持室温基本稳定。
  根据规划,今年上海将有100栋楼宇形成需求侧响应预案,并编制出标准化、自动化的操作手册。三年内,所有接入能耗监测平台的楼宇都将被纳入虚拟电厂,总“发电”能力将达到5万千瓦;而且将会更频繁地启动,平均每周都会运行。
  在以建筑能耗为主的上海中心城区,通过实施这一示范项目,不仅可以降低区域的电力峰谷差,减少城市整体发电装机容量,还可以降低单体建筑的能源费用,提升经济效益和社会效益。
  据测算,以黄浦区50MW虚拟发电厂为例,基于已有建筑分项计量系统和区级能耗监测平台,每1kW需投入成本600~800元,与传统火力发电调峰电厂造价1kW约3600~4100元相比,投资效益显著。同时,需求响应虚拟电厂的运营费用极低,约为传统电厂的1/10,全生命周期经济效益更是巨大。
  上海市发改委相关负责人称,针对虚拟电厂的可持续运行,政府还在探讨如何完善制度环境。
  过去几年,虚拟电厂每“发”一度电,参与的楼宇就能得到10元奖励,远高于一般节能项目的回报。但光靠政府激励并不够,需求侧响应的受益者也包括电力行业,他们应该为此买单。
  实际上,国家发改委就上海市虚拟电厂示范项目做出的批复中明确要求,“示范项目在实施过程中,要紧密结合电力体制改革,积极探索电力需求响应资源参与电力交易的市场模式和政策机制,推进电力市场化改革”。
  按照设想,几年后,虚拟电厂最快可以在几分钟内做好启动准备,然后根据电网负荷水平释放出相应的电力。同时,虚拟电厂的电价也将采取更灵活、更市场化的计价模式,从而吸引更多楼宇成为“发电节点”。这无疑是一个高度绿色、高度智慧的能源互联网模式。
  根据《上海城区(黄埔)商业建筑需求侧管理示范项目方案》,虚拟电厂首先在黄浦区试点,然后在上海全市推广。到2019年,力争覆盖上海全市2000幢以上商业建筑,建成预期具有500MW容量(DR)、100MW自动需求响应能力(ADR)、20MW二次调频能力,年虚拟发电运行时间不小于100小时的上海市商业建筑虚拟电厂。
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