电采暖

在双碳目标的驱动下，新型电力系统的负荷结构更加多元化，以电采暖、新能源电动汽车为代表的新型电力产品逐渐抢占传统高排放产品市场。特别是中央对南疆四地州“煤改电”清洁取暖改造政策扶持力度的持续加大，电采暖已经成为新疆电网迎峰度冬最主要的负荷增长点，其快速发展将极大地增加保供压力，影响新型电力系统安全稳定运行。

在“碳达峰碳中和”国家战略目标的背景下，以新能源为主体的新型电力系统建设，电能替代、多能互补、能效提升等“大云物移智链”技术的发展和突破，电动汽车、电采暖、源网荷储一体化等推广，配电网形态正在发生重大变化，未来必将成为分布式清洁能源消纳的支撑平台，多元负荷信息集成的数据平台、多利益主题参与的服务平台，需要加快从技术、功能、形态上推动配电网向能源互联网转型升级。需要不断探索和创新“智慧配电网+”，支撑新型电力系统建设。

随着“碳达峰、碳中和”目标的提出，迅速发展的风电由于其随机性与波动性，面临突出的风电消纳问题。蓄热式电采暖作为中国北方地区主要供暖设备，虚拟电厂作为需求侧资源的主要聚合技术手段，聚合蓄热式电采暖的虚拟电厂可为消纳风电、提高风电利用率提供解决途径。对此，提出一种基于风电功率的分时电价划分方法，实现虚拟电厂聚合蓄热式电采暖参与基于分时电价的清洁供暖交易优化运营。首先，阐述虚拟电厂聚合蓄热式电采暖用户参与风电供暖的交易模式；其次，考虑热惯性对蓄热式电采暖和房屋进行精细化建模，提出基于层次凝聚聚类算法的分时电价方法，建立基于Weber-Fechner定律的负荷模糊响应模型，并构建多方主体综合收益最大、弃风量最小和负荷波动最小的虚拟电厂多目标运营优化模型；最后，通过算例分析风电消纳效果和虚拟电厂收益，验证该方法能够有效促进风电消纳、提高多方主体积极性，并具有一定的规模经济性，以期为缓解弃风问题提供参考。

储热式电锅炉是一种电-热转换设备，可应用在电力系统的源、荷两侧，提升系统灵活性。为分析储热式电锅炉投资经济性，首先，基于储热式电锅炉在源-荷场景下运行模式的差异，构建不同场景下储热式电锅炉运行约束模型，分析不同模式下投资主体经济效益和社会综合效益构成；其次，基于时序生产模拟，以年度经济效益最大为目标，建立储热式电锅炉投资主体经济效益优化模型；最后，基于净现值法分析评估储热式电采暖投资主体的投资经济性，并以“三北”地区某省级电网开展实例分析，依据东北电力辅助服务市场运营规则测算，结果表明：不同应用模式均具有明显社会综合效益，热电厂投资模式的盈利能力最强，风电场投资模式和荷侧独立主体投资模式经济上不可持续，需要调整相应的市场运营策略。

近年来，北方地区采暖季因散煤燃烧导致的空气污染问题日益严重，为此国家大力推进冬季清洁取暖，“煤改电”工程得以快速实施。课题针对“煤改电”配电网规划设计标准缺失、供电可靠性要求提升、可持续发展、关键设备研制、运维服务等内容开展研究，旨在节省“煤改电”工程建设投资，增强“煤改电”供电保障能力，降低电采暖用户费用，提升服务品质，为打赢蓝天保卫战提供可靠技术支撑。

蓄热式电采暖负荷具有时移性和连续可调性，可作为需求侧资源解决乡村地区新能源消纳困难与清洁供暖问题。当前实施的峰谷分时电价，不能根据源荷变化有效引导电采暖运行以消纳受阻风光。因此提出采用场景法描述风光荷的不确定性，根据源荷峰谷时段变化确定分时电价。并且考虑电采暖响应分时电价时出现用电同时率高问题，引入需求价格弹性系数，建立以蓄热式电采暖运行成本和系统负荷峰谷差期望最小的日前日内源荷协调优化模型，滚动调整每时段各灵活资源出力。最后，通过仿真验证模型的有效性。

通过对北方“煤改电”进程及常规专线专变配套电网投入介绍，提出在建设阶段配套电网容量优化以及运行阶段的成本降低的案例，并介绍了实现政府、用户、发电企业、电网企业以及供热企业的多方共赢的商业模式；可引领电采暖、增量负荷可持续、市场化发展，有利于推动能源的消费革命、落实国家能源战略、促进能源清洁化发展，加快“碳达峰、碳中和”战略目标的实现。

国网长春供电公司针对长春地处东北高寒区域环境特点，运用大数据技术，以建立电能替代数据分析平台为主线，探索出电能替代项目管理运营新模式，促进电采暖推广规模化发展，为供电公司增供扩销、助力缓解当前供热矛盾激增及城市大气污染等问题做出积极贡献。 项目创新运用大数据分析理念，实现拓展电采暖市场领域，建立电采暖专属数据库及分析平台，平台的建立实现了公司电采暖数据管理的集中储存，统一采集，准确分析、科学规划、开放计算的创新功能。

1月12日，国网新疆电力有限公司营销服务中心能源互联网技术部负责人通过电采暖负荷用能感知监测系统发现喀什地区的一个电采暖客户家中电压出现异常，随即告知喀什供电公司员工李明到现场核实治理。李明和同事迅速到达现场，经排查，发现是客户的电采暖设备开关出现了问题。不到一个小时，两个人便帮助客户更换了开关。

本项目由华北电力大学、国网电动汽车服务有限公司联合完成。随着再电气化进程不断加快、新能源高比例接入，电网电力平衡压力显著加大，以火电深度调峰为主的传统电网平衡调节手段已难以满足电网新能源快速发展的需要。同时，大规模电动汽车接入电网无序充电将增加电网调节难度，影响电网安全运行。因此，亟需研究电动汽车充电聚合协同关键技术，激发电动汽车移动储能价值保障电网安全稳定运行。本项目针对新能源消纳困境与电动汽车友好互动关键问题，通过运营模式构建、市场预测、聚合优化与调控、价值传导与激励等方面开展研究，研发了面向电动汽车参与市场交易的负荷聚合运营关键技术并开展应用。 项目共发表论文13篇，其中SCI论文3篇、EI论文3篇；申请国家发明专利5项，授权1项；申请软件著作权4项。依托项目研究成果，项目组已推动京津冀、上海、浙江等区域内电动汽车绿电交易、需求响应、调峰辅助服务等交易市场建设。项目研究成果在电网公司、充电桩运营商、储能运营商、换电站运营商、电采暖运营商等20多家企业应用，累计实现绿电交易电量5.77亿千瓦时，累计提供调峰电量367.2万千瓦时，实现整体经济效益5825万元，相关成果应用范围和规模世界第一。社会效益方面，提高了可再生能源消纳水平，提升了电动汽车充电服务设施投资回报效率。