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精準控制負荷，智能響應(yīng)指令，日常監(jiān)測能耗……作為聯(lián)通供電和用電主體、實現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制的智慧能源管理系統(tǒng)，位于遼寧鞍山的菱鎂工業(yè)虛擬電廠，近年來積極助推當?shù)氐牧怄V產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)用電智慧化、生產(chǎn)綠色化、發(fā)展可持續(xù)化。
走進遼寧鞍山海城，大型貨車奔馳而過，企業(yè)廠房鱗次櫛比。這里是國內(nèi)重要的菱鎂產(chǎn)品生產(chǎn)基地，菱鎂產(chǎn)業(yè)是當?shù)氐闹еa(chǎn)業(yè)之一。遼寧菱鎂礦資源儲量占全國的85%，其中鞍山又占全省的95%，鞍山規(guī)上菱鎂企業(yè)有219戶。菱鎂產(chǎn)業(yè)耗能很高，供電穩(wěn)定性及電費成本波動對企業(yè)發(fā)展影響很大。同時，國家強化能耗“雙控”約束，也倒逼行業(yè)加大節(jié)能減排改造力度。
為了助推行業(yè)發(fā)展，自2019年起，國網(wǎng)遼寧省電力有限公司累計投資1934萬元，在鞍山建設(shè)了菱鎂工業(yè)虛擬電廠，接入了當?shù)囟嗉乙?guī)上菱鎂企業(yè)。
一場產(chǎn)業(yè)智能升級的革命，悄然打響。
記者深入海城調(diào)研發(fā)現(xiàn)，虛擬電廠建設(shè)幾年來，成功為接入企業(yè)實現(xiàn)了電力負荷精準控制(可切)、參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)(可調(diào))、日常生產(chǎn)能耗監(jiān)測分析(可看)三大服務(wù)。
負荷控制精準 降低生產(chǎn)風險
“所謂虛擬電廠，其實是一個智慧能源管理系統(tǒng)。它以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，連接各類終端，聯(lián)通供電和用電主體，聚合響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令或參與電力市場交易，實現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。”時任國網(wǎng)鞍山供電公司副總經(jīng)理的寧遼逸介紹，“應(yīng)用虛擬電廠，既能有效避免用電高峰時的電網(wǎng)安全問題，又能減少新能源發(fā)電資源的浪費。”
對于菱鎂產(chǎn)業(yè)而言，電費是電熔鎂工藝最主要的生產(chǎn)成本，因而企業(yè)一般選擇利用低谷電價政策，集中在夜間生產(chǎn)。由此造成了局部電網(wǎng)白天利用率低，夜間電網(wǎng)負載率過高，嚴重的時候甚至會威脅局部電網(wǎng)運行安全和電力供應(yīng)。
“作為高耗能企業(yè)，在用電形勢緊張的情況下應(yīng)當參與電網(wǎng)避峰錯峰，但如何保護廠內(nèi)的高價值設(shè)備成為需要解決的難題。”海城市海鳴礦業(yè)相關(guān)負責人介紹，“以多層煅燒窯爐為例，一旦全廠停電，可能導(dǎo)致窯爐出現(xiàn)溫度突降、爐襯塌陷的風險，如果在半個小時內(nèi)恢復(fù)供電重新起爐，修復(fù)爐襯、重新升溫等的費用需要三四十萬元，如果超過半小時，相關(guān)費用則可能高達七八百萬元。”
“接入虛擬電廠后，我們與電網(wǎng)之間打通了信息交流渠道。在電網(wǎng)負荷過高時，我們可以依托平臺的精準控制負荷功能，主動切除不怕短時停電的生產(chǎn)線，避免因整體拉閘限電造成的損失。”海城市海鳴礦業(yè)相關(guān)負責人說。
“虛擬電廠的建立，讓生產(chǎn)線可以快速響應(yīng)電網(wǎng)公司的負荷調(diào)節(jié)需求，對需求側(cè)參與電力平衡，提升電網(wǎng)安全性起到了積極的示范作用。”國網(wǎng)鞍山供電公司調(diào)度控制中心主任劉宇說。
智能響應(yīng)指令 參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)
一股氣團進入渤海海峽。海風呼嘯，風力發(fā)電機巨大葉輪旋轉(zhuǎn)，電力源源不斷注入電網(wǎng)。
“預(yù)計今晚新增風力發(fā)電量待消納，否則將造成‘棄電’。”調(diào)度指令信息上線菱鎂工業(yè)虛擬電廠。入駐平臺的遼寧東和新材料股份有限公司等相關(guān)菱鎂企業(yè)當即做出增加生產(chǎn)的計劃。依靠虛擬電廠，電網(wǎng)企業(yè)高效組織高耗能用電企業(yè)，迅速消納新能源發(fā)電，實現(xiàn)綠色電力有效利用。
“新能源發(fā)電出力受天氣影響大，發(fā)電高峰時期，如果電不能被及時消納或儲存，便只能被舍棄，因而亟須開發(fā)儲能資源和需求側(cè)響應(yīng)資源。對鞍山來說，高耗能的菱鎂產(chǎn)業(yè)恰恰是非常好的需求側(cè)響應(yīng)資源。”寧遼逸說。
東和新材料董事長畢勝民告訴記者：“之前傳統(tǒng)電熔鎂生產(chǎn)線的加料、冶煉都要靠現(xiàn)場人工參與控制，無法快速響應(yīng)電網(wǎng)公司的負荷調(diào)節(jié)需求。”2022年，在國網(wǎng)鞍山供電公司的主導(dǎo)下，由高校、科研院所聯(lián)合研發(fā)的新型礦熱爐智能控制系統(tǒng)在企業(yè)進行了示范安裝應(yīng)用，不僅實現(xiàn)了電熔鎂的自動化穩(wěn)定生產(chǎn)，降低電耗4%，還通過企業(yè)集控中心與虛擬電廠接口，實時響應(yīng)電網(wǎng)的功率調(diào)節(jié)指令，響應(yīng)延時不超過1.5秒。
“企業(yè)給電網(wǎng)調(diào)控中心開放了一定范圍的調(diào)節(jié)區(qū)間，在區(qū)間內(nèi)電網(wǎng)可根據(jù)負荷壓力直接對企業(yè)生產(chǎn)功率進行調(diào)節(jié)，這是對我們的極大信任，也是對保障供電安全的極大支持。”寧遼逸說。
畢勝民還給記者算了一筆經(jīng)濟賬，“我們企業(yè)已接入虛擬電廠的電熔鎂負荷如果全部參與調(diào)峰，按±15%可調(diào)節(jié)區(qū)間計算，可調(diào)容量將達到±1萬千瓦。這部分負荷進入輔助調(diào)峰市場進行交易，按2020年東北電網(wǎng)輔助調(diào)峰市場交易均價0.6元/千瓦時、每天調(diào)峰1小時計算，全年365天可為企業(yè)增加年經(jīng)濟效益219萬元。”
從以更低價格消納新能源發(fā)電的角度看，據(jù)推算，遼寧現(xiàn)有菱鎂企業(yè)如果全部實現(xiàn)智能響應(yīng)調(diào)節(jié)指令功能，每年可消納風光電量超2億千瓦時，同時也為企業(yè)大幅降低電費成本。
監(jiān)測企業(yè)能耗 助推綠色發(fā)展
接入虛擬電廠后，還給畢勝民帶來了一個新變化。在他的手機上，通過菱鎂綜合能耗管理APP，能實時掌握生產(chǎn)線運行情況、能耗情況。他告訴記者：“電費成本、國家能耗‘雙控’約束都在倒逼行業(yè)、企業(yè)加大節(jié)能改造。有了APP方便多了，不僅可以及時發(fā)現(xiàn)異常工況，還能通過多維度對比分析，為企業(yè)技術(shù)改造提供科學參考。”
而從整個平臺來看，效果更不止于此。
在菱鎂工業(yè)虛擬電廠中控室的大屏幕上，記者可以清晰看到“能效看板”一欄，實時顯示著接入企業(yè)的用電量、電費均價、單品能耗等信息。點擊進入相關(guān)企業(yè)看板，可以看到當日實時的負荷監(jiān)測信息。
“平臺對輔助政府部門監(jiān)測、分析菱鎂企業(yè)的產(chǎn)能、能耗、碳排放等指標，依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)制定行業(yè)未來節(jié)能減排的準入標準，從而促進行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供了有益參考。”鞍山市副市長孫平說，“這也為我們通過電力數(shù)字化賦能，推動高耗能‘原字號’產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，實現(xiàn)用能從高碳向低碳、從以化石能源為主向以清潔能源為主轉(zhuǎn)變，提供了樣板示范和思路。”
“未來，有可能由電力公司與地方政府聯(lián)合建立能源大數(shù)據(jù)中心，接入重點工業(yè)企業(yè)，對重點用能單位開展實時監(jiān)測和統(tǒng)計分析，并為高能耗工業(yè)企業(yè)的用能優(yōu)化、節(jié)能改造、能源托管提供資金和技術(shù)服務(wù)。”國網(wǎng)鞍山供電公司互聯(lián)網(wǎng)辦公室主任何海說。
優(yōu)化交易機制 探索商業(yè)模式
目前，菱鎂工業(yè)虛擬電廠已接入鞍山當?shù)匾?guī)上菱鎂企業(yè)30家，實時監(jiān)測電熔鎂生產(chǎn)線243條，累計接入電力負荷容量129萬千伏安。
國家能源局東北監(jiān)管局聯(lián)合遼寧省發(fā)改委、工信廳日前印發(fā)了《遼寧省電力需求側(cè)響應(yīng)實施方案》，目標是形成遼寧電網(wǎng)最大用電負荷5%的需求側(cè)響應(yīng)能力，遼寧電力現(xiàn)貨市場也在有條不紊建設(shè)中。
“未來，當有更多像東和新材料這樣的菱鎂企業(yè)完成生產(chǎn)線智能化改造，便可形成菱鎂行業(yè)的可控負荷主體群，進而推廣到其他工業(yè)領(lǐng)域，不斷擴大工業(yè)負荷參與市場化交易的能力和規(guī)模，讓企業(yè)通過市場化手段獲得降低用電成本的實惠。”劉宇說。
劉宇表示，這既需要通過科技創(chuàng)新、技術(shù)改造，不斷增強各工業(yè)領(lǐng)域企業(yè)生產(chǎn)線的智能化程度及負荷調(diào)節(jié)能力，以適應(yīng)實時電力市場電價波動;也需要積極的政策引導(dǎo)，做好虛擬電廠組織企業(yè)消納綠電后的認證工作，通過“電—碳”市場聯(lián)動將綠電消納與碳減排量關(guān)聯(lián)。
目前，國網(wǎng)鞍山供電公司正在聯(lián)合鞍鋼集團等企業(yè)研究鋼鐵行業(yè)參與電網(wǎng)互動的潛力和策略，不斷擴大資源池可控負荷種類和規(guī)模。未來，如果虛擬電廠參與電力現(xiàn)貨、輔助服務(wù)等市場交易的機制進一步優(yōu)化，將形成以市場為驅(qū)動的虛擬電廠商業(yè)模式，構(gòu)建面向能源互聯(lián)網(wǎng)的共享生態(tài)圈。
“下一步，我們將充分挖掘遼寧在電力市場建設(shè)方面的潛力，利用現(xiàn)有虛擬電廠建設(shè)工程，探索其在電力市場中的商業(yè)運行模式，實現(xiàn)虛擬電廠在電力市場中穩(wěn)定運行及利益最大化。”國網(wǎng)遼寧省電力有限公司主要負責人說。
《 人民日報 》( 2023年05月12日 10 版)本報記者 辛 陽 胡婧怡
作者：辛 陽、胡婧怡
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