近年來(lái)，隨著城市電氣化水平持續(xù)提升，極端天氣下城市降溫、采暖負(fù)荷占電網(wǎng)尖峰負(fù)荷的比重不斷攀升，部分地區(qū)這一比例已超過(guò)40%，亟須在保障客戶可靠用電的前提下，挖掘調(diào)動(dòng)海量家電負(fù)荷的互動(dòng)潛力。中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司自主研發(fā)了家電負(fù)荷在線聚合平臺(tái)，牽頭系列團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，通過(guò)與家電廠商、客戶簽訂三方協(xié)議，引導(dǎo)客戶積極參與電力需求響應(yīng)，助力電力保供。
探索創(chuàng)新空調(diào)負(fù)荷數(shù)字化、柔性化、精準(zhǔn)化調(diào)控模式
“居民客戶負(fù)荷具有點(diǎn)多、面廣、量大的特點(diǎn)。大功率設(shè)備主要為空調(diào)與電熱水器，一般家用普通空調(diào)負(fù)荷為1千瓦～2千瓦，電熱水器負(fù)荷為2千瓦～3千瓦。通過(guò)客戶主動(dòng)控制的方式，這些負(fù)荷可以有效參與電網(wǎng)調(diào)峰。”中國(guó)電科院用電與能效研究所高級(jí)工程師陳宋宋介紹。
近年來(lái)，江蘇、浙江、江西等地的電網(wǎng)企業(yè)針對(duì)居民參與電力需求響應(yīng)開(kāi)展了初步的工程實(shí)踐。具體做法是：需求響應(yīng)開(kāi)始前，通過(guò)“網(wǎng)上國(guó)網(wǎng)”APP消息、短信方式向居民客戶發(fā)出邀約；響應(yīng)期間，居民客戶可短時(shí)關(guān)閉空調(diào)、電熱水器等大功率用電設(shè)備，或?qū)⒖照{(diào)溫度調(diào)低，從而減少用電量，降低電網(wǎng)高峰時(shí)段的用電負(fù)荷。
為進(jìn)一步調(diào)動(dòng)海量空調(diào)負(fù)荷參與需求響應(yīng)，國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司于2022年10月起建設(shè)省域范圍內(nèi)大規(guī)模空調(diào)集群互動(dòng)工程，中國(guó)電科院支撐該公司建設(shè)省域范圍家電負(fù)荷在線聚合平臺(tái)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)根據(jù)空調(diào)種類、應(yīng)用場(chǎng)景、響應(yīng)效果分類制訂改造方案，梳理形成4大類14小類末端感知技術(shù)方案，瞄準(zhǔn)公共機(jī)構(gòu)、商業(yè)樓宇、家電云平臺(tái)并逐步擴(kuò)展至全行業(yè)領(lǐng)域，最終形成空調(diào)負(fù)荷管理三年行動(dòng)方案。
“家電負(fù)荷在線聚合平臺(tái)具備負(fù)荷預(yù)測(cè)、互動(dòng)響應(yīng)及效果核正等功能，以及日前調(diào)控、實(shí)時(shí)調(diào)控的能力。”中國(guó)電科院碳中和中心高級(jí)工程師姚國(guó)風(fēng)介紹。
3月24日，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用該系統(tǒng)開(kāi)展了演練。演練調(diào)控時(shí)段為12時(shí)30分至14時(shí)30分，通過(guò)空調(diào)啟停和調(diào)溫的遠(yuǎn)程控制策略，檢驗(yàn)空調(diào)在調(diào)控時(shí)段的遠(yuǎn)程控制能力、溫度調(diào)控能力和負(fù)荷調(diào)控成效。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至4月底，家電負(fù)荷在線聚合平臺(tái)已接入客戶1922戶，其中多聯(lián)機(jī)空調(diào)客戶1303戶；客戶接入總負(fù)荷近20萬(wàn)千瓦，可調(diào)負(fù)荷超過(guò)7萬(wàn)千瓦。
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)，推動(dòng)家電負(fù)荷聚合、規(guī)模化互動(dòng)
構(gòu)建大規(guī)模的居民家電負(fù)荷聚合互動(dòng)能力，必須實(shí)現(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。“中國(guó)電科院作為SAC/TC 549全國(guó)智能電網(wǎng)用戶接口標(biāo)委會(huì)秘書(shū)處承擔(dān)單位，已經(jīng)聯(lián)合國(guó)內(nèi)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)、高等院校、電網(wǎng)企業(yè)、家電廠商等共同起草相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)家電負(fù)荷在線聚合系統(tǒng)軟硬件成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。”陳宋宋介紹。
目前，國(guó)內(nèi)主流家電廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品已經(jīng)具備互聯(lián)網(wǎng)接入條件。通過(guò)“云-云”互聯(lián)的方式聚合不同品牌家電，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化調(diào)控。中國(guó)電科院自主研發(fā)的家電負(fù)荷在線聚合平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了和美的、格力、海爾等主流家電企業(yè)云平臺(tái)的貫通，已接入設(shè)備超過(guò)千萬(wàn)臺(tái)。隨著智能家電的普及和更新?lián)Q代，聚合設(shè)備數(shù)量的規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大。傳統(tǒng)量化需求響應(yīng)效果的方式是通過(guò)客戶電表獲取數(shù)據(jù)，如今，通過(guò)家電負(fù)荷在線聚合平臺(tái)可以借助不同品牌廠商云平臺(tái)監(jiān)測(cè)具體參與調(diào)節(jié)的設(shè)備，實(shí)時(shí)追蹤設(shè)備在響應(yīng)期間的用電行為軌跡，使需求響應(yīng)效果核正、補(bǔ)貼發(fā)放更為準(zhǔn)確。
中國(guó)電科院深入研究設(shè)計(jì)家電負(fù)荷參與電網(wǎng)互動(dòng)的技術(shù)路線，在完成相關(guān)軟硬件研發(fā)的同時(shí)，在國(guó)內(nèi)率先提出《家電負(fù)荷在線聚合系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》系列團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)需求，從聚合平臺(tái)、硬件模塊、系列接口到一致性測(cè)試，提出全流程標(biāo)準(zhǔn)編制思路，解決了智能家電與電網(wǎng)互聯(lián)互通的技術(shù)難題。
該系列團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位包括中國(guó)電科院等國(guó)家電網(wǎng)有限公司直屬研究單位，國(guó)網(wǎng)上海、浙江、河南電力等省級(jí)電力公司，華北電力大學(xué)等高校，以及美的、格力、海爾等家電企業(yè)。
同時(shí)，中國(guó)電科院積極推動(dòng)家電負(fù)荷在線聚合系統(tǒng)軟硬件成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用、需求響應(yīng)型家電設(shè)備生產(chǎn)銷售，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)模式有效調(diào)節(jié)大規(guī)模居民空調(diào)負(fù)荷，引導(dǎo)居民客戶積極參與需求響應(yīng)，推動(dòng)需求側(cè)靈活調(diào)節(jié)能力建設(shè)。
通過(guò)市場(chǎng)化運(yùn)作機(jī)制吸引各類主體積極參與需求側(cè)管理
中國(guó)電科院通過(guò)與家電企業(yè)合作，嘗試共同創(chuàng)建電器與電網(wǎng)互動(dòng)的新生態(tài)、新模式，推動(dòng)形成家電負(fù)荷聚合互動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證體系，建立涵蓋電網(wǎng)、客戶、家電企業(yè)以及能源服務(wù)商的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)發(fā)展，運(yùn)用市場(chǎng)化需求響應(yīng)手段助力電力保供。
為驗(yàn)證家電負(fù)荷在線聚合平臺(tái)的實(shí)際應(yīng)用效果，2022年12月，中國(guó)電科院與廣東美的暖通設(shè)備有限公司、用電客戶簽訂三方協(xié)議。中國(guó)電科院作為負(fù)荷聚合商配合屬地電網(wǎng)企業(yè)組織并發(fā)起電力需求響應(yīng)互動(dòng)活動(dòng)，美的暖通公司根據(jù)電力需求響應(yīng)互動(dòng)活動(dòng)信息，通過(guò)“美的”APP為客戶提供活動(dòng)參與平臺(tái)。
“3月24日，我公司配合中國(guó)電科院在浙江開(kāi)展了兩戶商業(yè)樓宇客戶的電力需求響應(yīng)互動(dòng)活動(dòng)。這次演練驗(yàn)證了家電負(fù)荷在線聚合平臺(tái)的遠(yuǎn)程可控能力，空調(diào)曲線變化趨勢(shì)完全符合調(diào)控邏輯，電網(wǎng)企業(yè)和客戶對(duì)演練效果非常滿意。”美的樓宇科技研究院數(shù)字化創(chuàng)新負(fù)責(zé)人程馳宇說(shuō)。
接下來(lái)，中國(guó)電科院、美的暖通公司計(jì)劃和屬地電網(wǎng)企業(yè)定期開(kāi)展合作，在用電高峰時(shí)段通過(guò)短信、APP消息、活動(dòng)公告等方式向報(bào)名客戶發(fā)送任務(wù)邀約。活動(dòng)時(shí)間計(jì)劃為夏季、冬季用電高峰時(shí)段，客戶可根據(jù)自身情況降低空調(diào)用電負(fù)荷，也可以由美的暖通公司托管運(yùn)行，以降低電網(wǎng)尖峰負(fù)荷，達(dá)到需求響應(yīng)效果。活動(dòng)結(jié)束后，中國(guó)電科院會(huì)與美的暖通公司配合屬地電網(wǎng)企業(yè)審核客戶響應(yīng)情況，在活動(dòng)公告約定的周期內(nèi)向滿足條件的客戶兌現(xiàn)獎(jiǎng)勵(lì)。
“構(gòu)建家電負(fù)荷在線聚合平臺(tái)，接入家電廠商共同參與需求響應(yīng)，在節(jié)約工程建設(shè)成本、運(yùn)維成本方面優(yōu)勢(shì)巨大。”國(guó)網(wǎng)浙江電力省域范圍內(nèi)大規(guī)模空調(diào)集群互動(dòng)工程負(fù)責(zé)人表示。由于減少了控制終端部署以及通信線路布設(shè)費(fèi)用，互動(dòng)技術(shù)改造成本大大降低，同時(shí)，利用云平臺(tái)和家電廠商APP可實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和用電數(shù)據(jù)，需求響應(yīng)效果計(jì)算更精準(zhǔn)。此外，推廣應(yīng)用家電負(fù)荷在線聚合平臺(tái)不涉及對(duì)空調(diào)主機(jī)、室外機(jī)等設(shè)備的工程改造，家電廠商負(fù)責(zé)電器的售后保修，節(jié)約了客戶側(cè)互動(dòng)運(yùn)維成本，常態(tài)化、高頻次需求響應(yīng)模式下的電器安全和壽命也將得到有效保障。