楼宇空调电力需求响应服务方案设计

楼宇空调电力需求响应服务方案设计一、需求响应服务市场分析1.市场规模分析我国开展需求响应研究实践工作的时间较短，但随着需求响应实施意义的突显，已有越来越多的省市结合电网运行特征和负荷特点，开展削峰、填谷、促进可再生能源消纳、调动储能参与等需求响应实施工作，响应负荷类型和手段均呈现出了新的特点。目前，浙江已实现需求响应工作常态化开展，通过实行尖峰电价（《关于实施季节性尖峰电价的请示》，形成资金池，补贴给工业和非工空调用户参与削峰填谷，维护电力系统稳定运行。据了解，浙江省用于需求响应补贴的费用约为3000-4000万元/年。国网浙江电力聚焦需求响应精准化，建成可调负荷集控系统，汇集工业、楼宇、客户侧储能、充电桩等各类可调资源，形成可精准匹配调控需求的“资源池”。目前，浙江电网已具备邀约削峰响应能力600万千瓦、邀约填谷响应能力320万千瓦、自动削峰响应能力100万千瓦。2.政策环境浙江省每年发布年度需求响应申报工作的通知，根据此前的《做好2020年有序用电和需求响应相关工作通知》各地市应形成不低于上一年度最大用电负荷的5%的需求响应能力，签约纳入需求响应资源。加强实时需求的响应能力建设，开展实施需求相应试点，全省形成100万千瓦时的实时需求响应能力。近年来，浙江电力已经通过非工空调柔性调控项目在全省建设有1700多栋楼宇，楼宇主要的监测和控制设备为楼宇空调系统，同时，浙江省电力需求侧管理业务建设也已初具规模，楼宇非工空调负荷调控技术已经较为完善，2020年底，浙江发布了《浙江电力市场用户可调负荷参与辅助服务市场交易规则（试行）》，标志着浙江需求响应业务已从半市场化驱动过度到纯市场化驱动，成为国内需求响应领域的实践引领者。二、需求响应服务现状及特点1.基于需求侧管理信息系统电力需求侧管理信息系统是实施需求响应的基础，各地制订的需求响应方案中均明确要求负荷集成商和电力用户要建立需求侧管理系统或电能在线监测系统，并要求与国家或省电力需求侧管理平台进行对接。通过需求响应工作的开展，推动了企业信息化的建设，促进了企业能源管理的科学化、可视化。2.需要良好的市场化机制需求响应是电力需求侧管理在竞争性电力市场下的新发展，良好的市场化机制是需求响应资源融入市场、参与电力系统运行的基础。目前用户市场意识有待培育，负荷集成商或电力用户可获得的经济收益期待值有限，各类市场主体的角色不明晰，参与渠道仍未完全畅通。由于缺乏完整成熟的市场体系和运行机制支撑需求响应资源价值的开发，同时需求响应资源的多样性和分散性也决定了其难以在短期内作为发电资源迅速放大。3.需求响应应用技术欠缺在需求响应技术方面，一是大规模灵活资源优化配置、运行调控策略与电网运行控制等理论研究与实践应用有待深入；二是需求响应资源双向互动技术、通信技术、能效管理系统及终端等技术和标准需要进一步完善；三是需求响应能力评估、效益评估等相关技术仍然欠缺。三、非工空调电力需求响应解决方案1.客户侧实施方案1）非工空调柔性改造非工空调柔性改造终端系统通过对多台中央空调冷水机组和外围设备（包括冷冻一二次水泵、冷却水泵和冷却塔等）的自动化控制以完成预定的降负荷指令。系统采集和控制各类输入输出信号，实现多台冷水机组的远程管理控制，同时也把冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔等连锁纳入管控。非工空调柔性改造终端系统中的系统软件检测和控制这些设备的各种重要参数，并可作为输入量放置于管理者的操作界面中。序号建设内容及名称实现功能安装位置技术支持1空调终端控制器（需求响应终端）1、数据采集存储、传输，指令接收、下达2、与空调主机控制板对接，采集主机各种数据中央空调主控室或中央空调机房、监控室支持多种通讯协议modbus、OPC、ASCII等2中央空调控制板与冷水机组或风冷热泵通信，参数采集和控制中央空调机房支持多种通讯协议modbus、OPC、ASCII等3温湿度传感器室外温湿度监测室外支持modbus4温湿度传感器室内温湿度监测室内合理位置5电表或电流互感器空调主机、新风机组、空调箱等设备启停状态和负荷测量中央空调主设备支持modbus6EMCS系统空调设备的远程监控，用能设备电量监测中央空调机房值班室支持以太网2）软硬件实施方案需求响应终端主要完成与各需求响应用电设备的通信及监控、与主站系统的通信的功能。需求响应终端在运行过程中负责监视和控制各需求响应用电设备，解析并执行来自主站系统的下行指令。对于各用电设备上送的数据量输入(DI)信号、模拟量输入信号(AI)等数据，需求响应终端立即转发至主站系统；主站系统下发的各类指令也直接转发至相应的需求响应终端。另外，需求响应终端能够对主站下发的各需求响应策略，及时响应，控制相关联动用电设备。2.商业模式分析目前市场上参与电力需求响应的负荷集成商，按照需求响应补贴收入与客户分成，一般80%收益归客户，20%收益归负荷聚合商。表1需求响应可中断负荷电价标准对照表序号调控时间（分钟）补贴标准（元/千瓦）1≤6010260–120123＞12015表2需求响应可中断负荷电价响应速度系数对照表完善需求响应补贴价格标准对照表完善需求响应补贴价格标准对照表序号通知时间响应速度系数响应类别1＞4小时1约定需求响应20.5-4小时1.53不通知3实时需求响应如果每年调控2次，按照调控时间60-120分钟计，实时需求响应补贴36元/千瓦。负荷集成商每组织1万千瓦负荷实际参与实时需求响应，则负荷集成商补贴收益可达14.4万。一方面可以作为用户侧的运维费用，另外可以用于为拓展新的客户实施需求响应改造的启动资金。3.风险防控事项1）需求响应收益不稳定：需求响应收益取决于客户参与程度以及电力市场组织需求响应的频次和时间。总体而言，随着新能源发电占比逐步升高，传统火电负荷调峰能力被削弱，为保障电网安全稳定运行，需求响应工作仍需长期进行下去，2）需求响应组织工作要求高：无论实时需求响应还是邀约需求响应，一方面需做好安全准备工作，另一方面需要与客户进行充分有效的沟通，确保按照需求响应组织要求完成响应。4.实施效果分析1）经济效益：非工空调负荷参与电力需求响应，可在尽量减小对客户生产经营的影响下，获得补贴，参与越多，响应负荷越高，收益越大。2）社会效益：需求响应不仅能控制负荷量，优化电能资源配置，还可以参与系统调度，提供调峰、调频辅助服务等，从而促进分布式、可再生能源大规模发展，同时提升电力系统的调节能力和可靠性。四、典型案例1、中央商场股份有限公司用户基础情况宁波中央商场位于宁波市中山南路79号，地处宁波新街口商圈最繁华的地段，这里是华东最繁华的商业街区，现在的经营面积达6万平方米。本商场的建筑变配电系统采用双回路供电，配电室位于建筑物的地下1层，共配有12台变压器，其中1600KVA和2000KVA的变压器各有6台。其中除去5#和6#没有带空调系统负荷外，其他10台变压器均带有中央空调负荷。本项目工程范围中央空调系统主机远程监控系统建设（通过主机通讯板接入5台开利主机，通过硬接点方式接入7台塞式风冷热泵主机，实现远程启停控制）。中央空调系统设备量测系统改造（12台主机、12台循环水泵等通过智能电表实现计量，同时安装有室内外温湿度传感器检测环境参数。）中央空调运行及能效监测系统改造：实现建筑负荷计量、环境参数采集、冷水主机远程参数监测和调节，冷冻及冷却水泵远程启停。项目成果拥有一套中央空调能源与控制系统，对中央空调用能情况进行管控，用户能实时掌握空调运行情况，随时调节各个设备运行状态，优化中央空调系统运行模式，中央空调系统达到10%~20%的节能量。参与需求响应，通过柔性负荷调控应对电网高峰，避免有序用电等传统削峰方式带来的影响，获得一定激励。2019年7月30日参与浙江省的实时需求响应，需求响应量为570kW,按照补贴的单价30元/kW•次，即可获得补贴1.37万元。2、苏州新城花园酒店用户基础情况苏州新城花园酒店位于苏州市新区狮山路1号，共有2栋建筑，总建筑面积8万平方米，其中新楼5万平方米，旧楼3万平方米，营业时间为24小时，建筑主要用途作为酒店使用，包括会议室、自助餐厅及其他娱乐设施。酒店配电室内共有4台变压器，负荷容量达到7200KVA。其中中央空调系统的整体负荷约1700kW。2014年开始酒店逐渐完成了对用电系统和空调系统的集中改造，实现了能源计量、远程监控能力，具备了参与需求响应的基础。本项目工程范围中央空调系统主机远程监控系统建设及水泵系统远程控制改造（通过主机通讯板接入2台开利主机，实现8台冷冻水泵和4台冷却水泵的远程启停控制）。中央空调系统末端风机远程监控系统建设（通过系统对接的方式，实现所有空调箱、新风机组的送风温度设定）。中央空调系统设备量测系统改造（4台变压器、2台主机、12台水泵、冷却塔通过智能电表实现计量。同时安装有室内外温湿度传感器检测环境参数）中央空调运行及能效监测系统改造：实现建筑负荷计量、环境参数采集、冷水主机远程参数监测和调节，冷冻及冷却水泵远程启停。项目成果通过改造建设，拥有一套中央空调能源与控制系统，对中央空调用能情况进行管控，用户对空调运行情况了如指掌，能够