2023年中國風光新能源裝機規模突破10億千瓦,接近全國發電裝機容量的40%,可再生能源在年內突破了14.5億千瓦大關,已歷史性地超過了火電裝機。在向雙碳目標大步邁進的同時,高比例的新能源也對電力系統運行帶來前所未有的挑戰,既限電又缺電的現象開始出現。
為應對挑戰,以構建新型電力系統為核心的電力產業升級正在發生,如上圖所示,在一系列措施中:
1. 要求新能源參與電力市場,用價格信號拉動電力電量平衡;
2. 要求新能源具備構網能力,涉網特性向傳統能源靠攏,提升系統抗擾動能力;
3. 要求風光配儲,提升場站靈活性,源網荷儲一體化項目提升自平衡能力,掛網不上網,甚至掛網不下網;
以上三點對新能源的生產運營帶來了深刻影響,對持續了近20年新能源生產運營模式吹響了升級的號角。
未來新能源場站長什么樣
那么面向新型電力系統,未來五年后的新能源場站究竟會升級變革成什么樣?如下圖所示,在場站外部環境上,兩個一體化項目將不斷涌現。在一個個以靈活性為中心的源網荷儲一體化項目,源荷雙動虛擬電廠本地平衡后并入電網;在一個個電網主導下的風光水火多能互補一體化項目打捆參與特高壓外送。
對于場站內部,新能源的生產運營活動可以抽象成交易,控制,管理,設計四個閉環:
1. 在交易閉環里,電站將從目前上報日前和日內功率預測滿足電網調度需要,轉變為以實現電力市場收益最優為目標,申報中長期與現貨量價信息。當交易出清,場站從風光響應電網一二次調頻調令,轉變為風光儲協同響應并提供轉動慣量。
2. 在控制閉環里,電站運行中對設備的實時管理從目前的啟停和故障復位,轉變為基于設備健康度的生產風險預控。智能傳感器的新感知,催生了處理多模數據的機端邊緣新大腦,實現了事故預防與故障預警的新控制。
3. 在管理閉環里,運行班從發送服務請求轉變為同時將市場電價傳遞到檢修班,以收入損失最低為原則安排計劃停運;傳統設備維檢工作的計劃分配指導質控與記錄方式,轉變為巡檢自動化,維護狀態化,檢修大模型指導,質控視頻自動識別的無人值守模式;在績效評估方面,從當前電量與損失電量考核轉變為實收比應收的RBA收入潛力考核,對損失原因進行責任區分。
4. 在設計閉環里,對造成損失的具體問題進行根因分析,將實際數據與仿真設計模型對標,發現場站模型,設備模型,生產策略,交易策略的缺陷,實現根因分析,并生成設備技改或策略改進計劃,進入管理閉環執行,防止問題再發生。
新能源場站的升級之路
站在未來看現在,當前場站的升級進化之路依稀明朗,如下圖所示:
過去十年,全國風光場站基本完成省會集控中心建設,實現遠程監控,現場無人值班的少人值守級場站,集控中心的高效運營使得每個場站節約了大約6名運行人員。
隨著設備可靠性大幅提升,視頻巡檢成本大幅降低,加之技術人員增長速度難以匹配快速增長的裝機容量,23年以來建設區域維檢中心,將現場檢修班移至縣城,正成為場站下一步生產變革的重點。預計在3-5年內,全國將有50%場站實現區域化維檢管理,其中又有20%的場站達到無人值守級,即每個10萬千瓦的場站,維檢人員12人將變為現場2人+區域8人,每個場站用工人數減少2人。
再進一步,當現貨市場在各省全面鋪開,設立營銷中心,實現交易員、運行班、檢修班的三班協同,由價格信號更好地管理風光場站靈活性,避免價格信號與計劃停運以及儲能充放的脫節,減少負現貨,計劃停運,以及出力越限損失,越來越多地風光場站將實現產銷一體。
遠景智能打造行業領先解決方案
過去十年,遠景智能EnOS新能源軟件套裝已成為新能源行業進行數字化變革的首選,全國共有240GW的風電資產,100GW的光伏資產正在使用EnOS套件進行管理,分別占全國風電資產的60%、集中式光伏資產的30%,支持各發電單位建設集控中心,實現少人值守的業務變革。
今天,EnOS正在為各大客戶提供無人值守和產銷一體軟件解決方案。
無人值守解決方案如下圖所示,從少人值守到無人值守的核心思路是降低維檢工作量與現場工作遠程化,其中降低工作量是關鍵,避免強行遠程化下的人員奔波。在10萬千瓦風電場,年工作量可由20391人時降至8304人時;光伏電站同比從12559人時減至5292人時。詳細方案見《新能源運營未來之路-中篇》。
產銷一體化解決方案如下圖所示,旨在充分挖掘風光場站的出力靈活性潛力,包括以計劃停運所代表的日周級別靈活性和以配儲為代表的日內級別靈活性,通過功率預測與價格預測做好智能排程與風光儲協同控制,實現收入提升。
以山東電力市場某5萬千瓦風場,采用基于最低收入損失原則的計劃停運智能排程,相比目前小風停機方式,實現增收8元/千瓦*年。在甘肅電力市場某5萬千瓦風機配2萬千瓦時儲能,系統智能控制相較于人工操作,可增收9元/千瓦年,并且減少越限罰款及人工成本11元/千瓦年。更多詳細內容,請參閱《新能源運營未來之路-下篇》。