“用這個電子沙盤，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。1月13日，江蘇電網(wǎng)碳結(jié)構(gòu)電子沙盤正式上線運行，江蘇電網(wǎng)實現(xiàn)對電網(wǎng)碳排放情況的實時分析。
剛剛過去的春節(jié)假期，江蘇全省累計用電量達(dá)77.74億千瓦時，同比增長2.75%。但江蘇電網(wǎng)累計碳排放量為502萬噸，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，特別是“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)提出后，堅持綠色發(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。
“如果一味追求新能源多發(fā)、滿發(fā)，一旦在負(fù)荷低谷時段出現(xiàn)特殊天氣情況，電網(wǎng)安全將難以保證。”國網(wǎng)江蘇電力調(diào)控中心主任陸曉說，“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。”
及時掌握全省電力行業(yè)碳排放情況成了國網(wǎng)江蘇電力調(diào)控中心的迫切需求。2020年11月，國網(wǎng)江蘇電力聯(lián)合中國電科院、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)各類電源點重新進(jìn)行“碳畫像”。
個別電廠已經(jīng)開始嘗試測量碳排放數(shù)據(jù)，但因缺少統(tǒng)一的測算標(biāo)準(zhǔn)，也難以得到真實有效的數(shù)據(jù)。通過機(jī)組運行數(shù)據(jù)進(jìn)行間接測算就成了“碳畫像”的現(xiàn)實選擇。
目前，江蘇全省共有6196臺風(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“點多面廣體量小”，這些電源點的各類運行數(shù)據(jù)量已經(jīng)超過了省內(nèi)火電機(jī)組的數(shù)據(jù)量。研發(fā)團(tuán)隊從電力運行數(shù)據(jù)庫、一次能源耗能信息網(wǎng)等平臺導(dǎo)出的數(shù)據(jù)就超過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)確計算出碳排放的數(shù)值，成為研發(fā)團(tuán)隊必須解決的問題。
為此，研發(fā)團(tuán)隊整合政府統(tǒng)計部門公布的一次能源碳排放量計算公式、發(fā)電企業(yè)歷史數(shù)據(jù)、經(jīng)驗算法與監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢，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、核電等多種電源點的碳排放情況。
2020年12月底，電子沙盤開始試運行。通過電子沙盤的匯總計算，研發(fā)團(tuán)隊得出了省內(nèi)各電源點的碳排放數(shù)據(jù)。“我們將計算結(jié)果與統(tǒng)計部門公布的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比校驗，根據(jù)校驗結(jié)果對算法進(jìn)行了多輪次迭代優(yōu)化。”陸曉說，“目前，電子沙盤中各電源點碳排放數(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，國網(wǎng)江蘇電力通過電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)市場共安排181臺次火電機(jī)組參與低谷深度調(diào)峰，額外提供最大負(fù)備用250.2萬千瓦;利用中長期可調(diào)負(fù)荷輔助服務(wù)市場，額外提供了最大22.5萬千瓦的填谷負(fù)荷。
截至2021年1月底，國網(wǎng)江蘇電力推動省內(nèi)發(fā)電企業(yè)完成了全省102臺火電機(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435萬千瓦。如何從這102臺機(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，我們對不同火電機(jī)組的燃燒效率、碳排放量等情況進(jìn)行了對比分析，在保證電網(wǎng)安全的前提下，排出了‘低碳優(yōu)先級’。在負(fù)荷低谷時段，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號機(jī)組、蘇州某電廠4號機(jī)組均具備參與深度調(diào)峰條件。通過電子沙盤計算，若參與深度調(diào)峰，南京2號機(jī)組每小時的碳排放量比蘇州4號機(jī)組高3噸。最終，蘇州4號機(jī)組于當(dāng)日零時至7時率先參與了深度調(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，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，我們第一次申報參與了需求響應(yīng)。”興達(dá)公司能源計量部部長陳學(xué)春介紹。農(nóng)歷正月初一至初三，該公司申請參與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)12.9萬千瓦。預(yù)計該公司3天累計可獲得激勵收益111.7萬元。
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)對象選擇等工作時，碳排放量就成了一項重要因素。”國網(wǎng)江蘇電力營銷部市場智電處副處長阮文駿介紹，“在收到各方參與需求響應(yīng)的申請后，我們分類篩選不同地域、不同行業(yè)的申請者，在綜合考慮競價、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主體參與響應(yīng)，在緩解電網(wǎng)運行壓力的同時進(jìn)一步減少了當(dāng)?shù)靥寂欧趴偭俊?/p>
拓展場景 助推全社會用能轉(zhuǎn)型
風(fēng)電、光伏發(fā)電等有“靠天發(fā)電”、短時調(diào)節(jié)性較弱等特點。這也意味著當(dāng)遇到特殊天氣時，新能源機(jī)組出力將大幅波動，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)組第一時間填補(bǔ)。因此，整個電網(wǎng)會保留適量的火電機(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)峰低功率運行狀態(tài)的火電機(jī)組，往往間接增加了整個系統(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)，國網(wǎng)江蘇電力實現(xiàn)了對全省6196臺風(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，并以此為基礎(chǔ)探索構(gòu)建了大時空高精度新能源功率預(yù)測系統(tǒng)，預(yù)測精度較以往提高3個百分點。
“隨著新能源發(fā)電預(yù)測精度的提升，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)組的碳排放情況來選擇哪些機(jī)組具體執(zhí)行此類調(diào)度命令。”陸曉說。目前，國網(wǎng)江蘇電力正與江蘇省能源局等溝通，推動電子沙盤向用戶側(cè)拓展，推動全社會用能轉(zhuǎn)型升級。
后續(xù)，國網(wǎng)江蘇電力將與南京市江北新區(qū)管委會等部門加強(qiáng)溝通，在江北新區(qū)試點開展全社會用能碳排放情況監(jiān)測，將試點區(qū)內(nèi)的油、氣、熱等多種用能數(shù)據(jù)集中接入電子沙盤，實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)碳排放的全方位監(jiān)測，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)等不同對象的能效服務(wù)，引導(dǎo)各類客戶科學(xué)高效節(jié)約用能。
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