看虚拟电厂如何用好智慧绿电
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精准控制负荷，智能响应指令，日常监测能耗……作为联通供电和用电主体、实现自主协调优化控制的智慧能源管理系统，位于辽宁鞍山的菱镁工业虚拟电厂，近年来积极助推当地的菱镁产业实现用电智慧化、生产绿色化、发展可持续化。
走进辽宁鞍山海城，大型货车奔驰而过，企业厂房鳞次栉比。这里是国内重要的菱镁产品生产基地，菱镁产业是当地的支柱产业之一。辽宁菱镁矿资源储量占全国的85%，其中鞍山又占全省的95%，鞍山规上菱镁企业有219户。菱镁产业耗能很高，供电稳定性及电费成本波动对企业发展影响很大。同时，国家强化能耗“双控”约束，也倒逼行业加大节能减排改造力度。
为了助推行业发展，自2019年起，国网辽宁省电力有限公司累计投资1934万元，在鞍山建设了菱镁工业虚拟电厂，接入了当地多家规上菱镁企业。
一场产业智能升级的革命，悄然打响。
记者深入海城调研发现，虚拟电厂建设几年来，成功为接入企业实现了电力负荷精准控制(可切)、参与电网调节(可调)、日常生产能耗监测分析(可看)三大服务。
负荷控制精准降低生产风险
“所谓虚拟电厂，其实是一个智慧能源管理系统。它以工业互联网为基础，连接各类终端，联通供电和用电主体，聚合响应电网调度指令或参与电力市场交易，实现自主协调优化控制。”时任国网鞍山供电公司副总经理的宁辽逸介绍，“应用虚拟电厂，既能有效避免用电高峰时的电网安全问题，又能减少新能源发电资源的浪费。”
对于菱镁产业而言，电费是电熔镁工艺最主要的生产成本，因而企业一般选择利用低谷电价政策，集中在夜间生产。由此造成了局部电网白天利用率低，夜间电网负载率过高，严重的时候甚至会威胁局部电网运行安全和电力供应。
“作为高耗能企业，在用电形势紧张的情况下应当参与电网避峰错峰，但如何保护厂内的高价值设备成为需要解决的难题。”海城市海鸣矿业相关负责人介绍，“以多层煅烧窑炉为例，一旦全厂停电，可能导致窑炉出现温度突降、炉衬塌陷的风险，如果在半个小时内恢复供电重新起炉，修复炉衬、重新升温等的费用需要三四十万元，如果超过半小时，相关费用则可能高达七八百万元。”
“接入虚拟电厂后，我们与电网之间打通了信息交流渠道。在电网负荷过高时，我们可以依托平台的精准控制负荷功能，主动切除不怕短时停电的生产线，避免因整体拉闸限电造成的损失。”海城市海鸣矿业相关负责人说。
“虚拟电厂的建立，让生产线可以快速响应电网公司的负荷调节需求，对需求侧参与电力平衡，提升电网安全性起到了积极的示范作用。”国网鞍山供电公司调度控制中心主任刘宇说。
智能响应指令参与电网调节
一股气团进入渤海海峡。海风呼啸，风力发电机巨大叶轮旋转，电力源源不断注入电网。
“预计今晚新增风力发电量待消纳，否则将造成‘弃电’。”调度指令信息上线菱镁工业虚拟电厂。入驻平台的辽宁东和新材料股份有限公司等相关菱镁企业当即做出增加生产的计划。依靠虚拟电厂，电网企业高效组织高耗能用电企业，迅速消纳新能源发电，实现绿色电力有效利用。
“新能源发电出力受天气影响大，发电高峰时期，如果电不能被及时消纳或储存，便只能被舍弃，因而亟须开发储能资源和需求侧响应资源。对鞍山来说，高耗能的菱镁产业恰恰是非常好的需求侧响应资源。”宁辽逸说。
东和新材料董事长毕胜民告诉记者：“之前传统电熔镁生产线的加料、冶炼都要靠现场人工参与控制，无法快速响应电网公司的负荷调节需求。”2022年，在国网鞍山供电公司的主导下，由高校、科研院所联合研发的新型矿热炉智能控制系统在企业进行了示范安装应用，不仅实现了电熔镁的自动化稳定生产，降低电耗4%，还通过企业集控中心与虚拟电厂接口，实时响应电网的功率调节指令，响应延时不超过1.5秒。
“企业给电网调控中心开放了一定范围的调节区间，在区间内电网可根据负荷压力直接对企业生产功率进行调节，这是对我们的极大信任，也是对保障供电安全的极大支持。”宁辽逸说。
毕胜民还给记者算了一笔经济账，“我们企业已接入虚拟电厂的电熔镁负荷如果全部参与调峰，按±15%可调节区间计算，可调容量将达到±1万千瓦。这部分负荷进入辅助调峰市场进行交易，按2020年东北电网辅助调峰市场交易均价0.6元/千瓦时、每天调峰1小时计算，全年365天可为企业增加年经济效益219万元。”
从以更低价格消纳新能源发电的角度看，据推算，辽宁现有菱镁企业如果全部实现智能响应调节指令功能，每年可消纳风光电量超2亿千瓦时，同时也为企业大幅降低电费成本。
监测企业能耗助推绿色发展
接入虚拟电厂后，还给毕胜民带来了一个新变化。在他的手机上，通过菱镁综合能耗管理APP，能实时掌握生产线运行情况、能耗情况。他告诉记者：“电费成本、国家能耗‘双控’约束都在倒逼行业、企业加大节能改造。有了APP方便多了，不仅可以及时发现异常工况，还能通过多维度对比分析，为企业技术改造提供科学参考。”
而从整个平台来看，效果更不止于此。
在菱镁工业虚拟电厂中控室的大屏幕上，记者可以清晰看到“能效看板”一栏，实时显示着接入企业的用电量、电费均价、单品能耗等信息。点击进入相关企业看板，可以看到当日实时的负荷监测信息。
“平台对辅助政府部门监测、分析菱镁企业的产能、能耗、碳排放等指标，依据监测数据制定行业未来节能减排的准入标准，从而促进行业健康可持续发展提供了有益参考。”鞍山市副市长孙平说，“这也为我们通过电力数字化赋能，推动高耗能‘原字号’产业优化升级，实现用能从高碳向低碳、从以化石能源为主向以清洁能源为主转变，提供了样板示范和思路。”
“未来，有可能由电力公司与地方政府联合建立能源大数据中心，接入重点工业企业，对重点用能单位开展实时监测和统计分析，并为高能耗工业企业的用能优化、节能改造、能源托管提供资金和技术服务。”国网鞍山供电公司互联网办公室主任何海说。
优化交易机制探索商业模式
目前，菱镁工业虚拟电厂已接入鞍山当地规上菱镁企业30家，实时监测电熔镁生产线243条，累计接入电力负荷容量129万千伏安。
国家能源局东北监管局联合辽宁省发改委、工信厅日前印发了《辽宁省电力需求侧响应实施方案》，目标是形成辽宁电网最大用电负荷5%的需求侧响应能力，辽宁电力现货市场也在有条不紊建设中。
“未来，当有更多像东和新材料这样的菱镁企业完成生产线智能化改造，便可形成菱镁行业的可控负荷主体群，进而推广到其他工业领域，不断扩大工业负荷参与市场化交易的能力和规模，让企业通过市场化手段获得降低用电成本的实惠。”刘宇说。
刘宇表示，这既需要通过科技创新、技术改造，不断增强各工业领域企业生产线的智能化程度及负荷调节能力，以适应实时电力市场电价波动;也需要积极的政策引导，做好虚拟电厂组织企业消纳绿电后的认证工作，通过“电—碳”市场联动将绿电消纳与碳减排量关联。
目前，国网鞍山供电公司正在联合鞍钢集团等企业研究钢铁行业参与电网互动的潜力和策略，不断扩大资源池可控负荷种类和规模。未来，如果虚拟电厂参与电力现货、辅助服务等市场交易的机制进一步优化，将形成以市场为驱动的虚拟电厂商业模式，构建面向能源互联网的共享生态圈。
“下一步，我们将充分挖掘辽宁在电力市场建设方面的潜力，利用现有虚拟电厂建设工程，探索其在电力市场中的商业运行模式，实现虚拟电厂在电力市场中稳定运行及利益最大化。”国网辽宁省电力有限公司主要负责人说。
