近年來，隨著城市電氣化水平持續(xù)提升，極端天氣下城市降溫、采暖負荷占電網(wǎng)尖峰負荷的比重不斷攀升，部分地區(qū)這一比例已超過40%，亟須在保障客戶可靠用電的前提下，挖掘調(diào)動海量家電負荷的互動潛力。中國電力科學(xué)研究院有限公司自主研發(fā)了家電負荷在線聚合平臺，牽頭系列團體標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，通過與家電廠商、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)負荷數(shù)字化、柔性化、精準(zhǔn)化調(diào)控模式
  “居民客戶負荷具有點多、面廣、量大的特點。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)負荷為1千瓦～2千瓦，電熱水器負荷為2千瓦～3千瓦。通過客戶主動控制的方式，這些負荷可以有效參與電網(wǎng)調(diào)峰。”中國電科院用電與能效研究所高級工程師陳宋宋介紹。
  近年來，江蘇、浙江、江西等地的電網(wǎng)企業(yè)針對居民參與電力需求響應(yīng)開展了初步的工程實踐。具體做法是：需求響應(yīng)開始前，通過“網(wǎng)上國網(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)高峰時段的用電負荷。
  為進一步調(diào)動海量空調(diào)負荷參與需求響應(yīng)，國網(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)集群互動工程，中國電科院支撐該公司建設(shè)省域范圍家電負荷在線聚合平臺。項目團隊根據(jù)空調(diào)種類、應(yīng)用場景、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)公共機構(gòu)、商業(yè)樓宇、家電云平臺并逐步擴展至全行業(yè)領(lǐng)域，最終形成空調(diào)負荷管理三年行動方案。
  “家電負荷在線聚合平臺具備負荷預(yù)測、互動響應(yīng)及效果核正等功能，以及日前調(diào)控、實時調(diào)控的能力。”中國電科院碳中和中心高級工程師姚國風(fēng)介紹。
  3月24日，項目團隊利用該系統(tǒng)開展了演練。演練調(diào)控時段為12時30分至14時30分，通過空調(diào)啟停和調(diào)溫的遠程控制策略，檢驗空調(diào)在調(diào)控時段的遠程控制能力、溫度調(diào)控能力和負荷調(diào)控成效。
  據(jù)統(tǒng)計，截至4月底，家電負荷在線聚合平臺已接入客戶1922戶，其中多聯(lián)機空調(diào)客戶1303戶；客戶接入總負荷近20萬千瓦，可調(diào)負荷超過7萬千瓦。
  技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)，推動家電負荷聚合、規(guī)模化互動
  構(gòu)建大規(guī)模的居民家電負荷聚合互動能力，必須實現(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。“中國電科院作為SAC/TC 549全國智能電網(wǎng)用戶接口標(biāo)委會秘書處承擔(dān)單位，已經(jīng)聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)研究機構(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)，推動家電負荷在線聚合系統(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“云-云”互聯(lián)的方式聚合不同品牌家電，可以實現(xiàn)規(guī)模化調(diào)控。中國電科院自主研發(fā)的家電負荷在線聚合平臺實現(xiàn)了和美的、格力、海爾等主流家電企業(yè)云平臺的貫通，已接入設(shè)備超過千萬臺。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)擴大。傳統(tǒng)量化需求響應(yīng)效果的方式是通過客戶電表獲取數(shù)據(jù)，如今，通過家電負荷在線聚合平臺可以借助不同品牌廠商云平臺監(jiān)測具體參與調(diào)節(jié)的設(shè)備，實時追蹤設(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、補貼發(fā)放更為準(zhǔn)確。
  中國電科院深入研究設(shè)計家電負荷參與電網(wǎng)互動的技術(shù)路線，在完成相關(guān)軟硬件研發(fā)的同時，在國內(nèi)率先提出《家電負荷在線聚合系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》系列團體標(biāo)準(zhǔn)立項需求，從聚合平臺、硬件模塊、系列接口到一致性測試，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。
  該系列團體標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位包括中國電科院等國家電網(wǎng)有限公司直屬研究單位，國網(wǎng)上海、浙江、河南電力等省級電力公司，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，中國電科院積極推動家電負荷在線聚合系統(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，通過互聯(lián)網(wǎng)模式有效調(diào)節(jié)大規(guī)模居民空調(diào)負荷，引導(dǎo)居民客戶積極參與需求響應(yīng)，推動需求側(cè)靈活調(diào)節(jié)能力建設(shè)。
  通過市場化運作機制吸引各類主體積極參與需求側(cè)管理
  中國電科院通過與家電企業(yè)合作，嘗試共同創(chuàng)建電器與電網(wǎng)互動的新生態(tài)、新模式，推動形成家電負荷聚合互動相關(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，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)發(fā)展，運用市場化需求響應(yīng)手段助力電力保供。
  為驗證家電負荷在線聚合平臺的實際應(yīng)用效果，2022年12月，中國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。中國電科院作為負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)互動活動，美的暖通公司根據(jù)電力需求響應(yīng)互動活動信息，通過“美的”APP為客戶提供活動參與平臺。
  “3月24日，我公司配合中國電科院在浙江開展了兩戶商業(yè)樓宇客戶的電力需求響應(yīng)互動活動。這次演練驗證了家電負荷在線聚合平臺的遠程可控能力，空調(diào)曲線變化趨勢完全符合調(diào)控邏輯，電網(wǎng)企業(yè)和客戶對演練效果非常滿意。”美的樓宇科技研究院數(shù)字化創(chuàng)新負責(zé)人程馳宇說。
  接下來，中國電科院、美的暖通公司計劃和屬地電網(wǎng)企業(yè)定期開展合作，在用電高峰時段通過短信、APP消息、活動公告等方式向報名客戶發(fā)送任務(wù)邀約。活動時間計劃為夏季、冬季用電高峰時段，客戶可根據(jù)自身情況降低空調(diào)用電負荷，也可以由美的暖通公司托管運行，以降低電網(wǎng)尖峰負荷，達到需求響應(yīng)效果。活動結(jié)束后，中國電科院會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，在活動公告約定的周期內(nèi)向滿足條件的客戶兌現(xiàn)獎勵。
  “構(gòu)建家電負荷在線聚合平臺，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、運維成本方面優(yōu)勢巨大。”國網(wǎng)浙江電力省域范圍內(nèi)大規(guī)模空調(diào)集群互動工程負責(zé)人表示。由于減少了控制終端部署以及通信線路布設(shè)費用，互動技術(shù)改造成本大大降低，同時，利用云平臺和家電廠商APP可實時采集設(shè)備運行狀態(tài)和用電數(shù)據(jù)，需求響應(yīng)效果計算更精準(zhǔn)。此外，推廣應(yīng)用家電負荷在線聚合平臺不涉及對空調(diào)主機、室外機等設(shè)備的工程改造，家電廠商負責(zé)電器的售后保修，節(jié)約了客戶側(cè)互動運維成本，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。