“用这个电子沙盘，我们可以更准确地了解各类电源碳排放情况，更加高效地进行电网调度。”张浩介绍说。1月13日，江苏电网碳结构电子沙盘正式上线运行，江苏电网实现对电网碳排放情况的实时分析。
刚刚过去的春节假期，江苏全省累计用电量达77.74亿千瓦时，同比增长2.75%。但江苏电网累计碳排放量为502万吨，比去年同期减少10.7%。
精准画像 掌握电网碳排放情况
近年来，特别是“碳达峰、碳中和”目标提出后，坚持绿色发展、加速推进清洁低碳转型已成为能源行业的发展趋势。
“如果一味追求新能源多发、满发，一旦在负荷低谷时段出现特殊天气情况，电网安全将难以保证。”国网江苏电力调控中心主任陆晓说，“电网企业必须依托新的数据支撑工具，统筹满足电网安全、绿色发展两大需求。”
及时掌握全省电力行业碳排放情况成了国网江苏电力调控中心的迫切需求。2020年11月，国网江苏电力联合中国电科院、南瑞集团、东南大学等科研单位、高校，开始研发电子沙盘，为省内各类电源点重新进行“碳画像”。
个别电厂已经开始尝试测量碳排放数据，但因缺少统一的测算标准，也难以得到真实有效的数据。通过机组运行数据进行间接测算就成了“碳画像”的现实选择。
目前，江苏全省共有6196台风力发电机组、455座集中式光伏电站和152449座分布式光伏电站。由于新能源发电“点多面广体量小”，这些电源点的各类运行数据量已经超过了省内火电机组的数据量。研发团队从电力运行数据库、一次能源耗能信息网等平台导出的数据就超过10亿条。如何从海量数据中筛选出影响碳排放的关键要素，进而准确计算出碳排放的数值，成为研发团队必须解决的问题。
为此，研发团队整合政府统计部门公布的一次能源碳排放量计算公式、发电企业历史数据、经验算法与监测数据变化趋势，生成专业模块，分析研判海量数据，在筛选出燃煤机组供煤量、燃气机组供气量及一次能源日均消耗量等影响发电机组碳排放量的相关数据后，再通过专业算法得出燃煤发电、燃气发电、风电、光伏发电、核电等多种电源点的碳排放情况。
2020年12月底，电子沙盘开始试运行。通过电子沙盘的汇总计算，研发团队得出了省内各电源点的碳排放数据。“我们将计算结果与统计部门公布的数据进行对比校验，根据校验结果对算法进行了多轮次迭代优化。”陆晓说，“目前，电子沙盘中各电源点碳排放数据的准确率已经达到93%以上。”
数据支撑 兼顾绿色与安全
今年春节假期，国网江苏电力通过电网调峰辅助服务市场共安排181台次火电机组参与低谷深度调峰，额外提供最大负备用250.2万千瓦;利用中长期可调负荷辅助服务市场，额外提供了最大22.5万千瓦的填谷负荷。
截至2021年1月底，国网江苏电力推动省内发电企业完成了全省102台火电机组灵活性改造，平均调峰范围达63%，提供最大深度调峰容量435万千瓦。如何从这102台机组中择优参与深度调峰，电子沙盘提供了新的选择。“利用电子沙盘，我们对不同火电机组的燃烧效率、碳排放量等情况进行了对比分析，在保证电网安全的前提下，排出了‘低碳优先级’。在负荷低谷时段，优先选择排名靠前的机组参与深度调峰。”陆晓介绍。
2月13日，南京某电厂2号机组、苏州某电厂4号机组均具备参与深度调峰条件。通过电子沙盘计算，若参与深度调峰，南京2号机组每小时的碳排放量比苏州4号机组高3吨。最终，苏州4号机组于当日零时至7时率先参与了深度调峰。
在用电侧，电子沙盘同样可以为减少碳排放量提供支撑。
2月12日是农历正月初一，零时，位于兴化市戴南镇的江苏兴达钢帘线股份有限公司各车间仍在生产。该公司今年约有2000名员工留守兴化连续生产。“在供电公司的推介下，我们第一次申报参与了需求响应。”兴达公司能源计量部部长陈学春介绍。农历正月初一至初三，该公司申请参与2021年江苏省春节期间填谷电力需求响应，单次响应规模达12.9万千瓦。预计该公司3天累计可获得激励收益111.7万元。
参与此次响应的“赢家”不只兴达公司一家。“从空间上，电子沙盘分析了江苏全省13个地区电网的碳结构演变情况。各地在开展需求响应对象选择等工作时，碳排放量就成了一项重要因素。”国网江苏电力营销部市场智电处副处长阮文骏介绍，“在收到各方参与需求响应的申请后，我们分类筛选不同地域、不同行业的申请者，在综合考虑竞价、安全、碳排放等因素后，确定了最终的参与名单。”
参考电子沙盘中不同地域的碳排放情况，在碳排放较高地区，国网江苏电力在同等情况下优先选择碳排放量较低的申请主体参与响应，在缓解电网运行压力的同时进一步减少了当地碳排放总量。
拓展场景 助推全社会用能转型
风电、光伏发电等有“靠天发电”、短时调节性较弱等特点。这也意味着当遇到特殊天气时，新能源机组出力将大幅波动，由此产生的供电盈余或缺口必须由燃煤机组、燃气机组第一时间填补。因此，整个电网会保留适量的火电机组，承担保电网安全的“兜底”作用。然而，这些处于常调节状态甚至深度调峰低功率运行状态的火电机组，往往间接增加了整个系统的碳排放量。
“电子沙盘可以帮助我们进一步压降低功率运行的火电机组数量。”陆晓介绍。以电子沙盘建设为契机，国网江苏电力实现了对全省6196台风机、19224组集中式光伏电站逆变器、774座10千伏及以上分布式光伏电站和152449座低压分布式光伏电站(380伏)的信息采集和发电预测，并以此为基础探索构建了大时空高精度新能源功率预测系统，预测精度较以往提高3个百分点。
“随着新能源发电预测精度的提升，我们可以进一步让部分备用火电机组退出低功率运行状态。而且，我们可以根据不同机组的碳排放情况来选择哪些机组具体执行此类调度命令。”陆晓说。目前，国网江苏电力正与江苏省能源局等沟通，推动电子沙盘向用户侧拓展，推动全社会用能转型升级。
后续，国网江苏电力将与南京市江北新区管委会等部门加强沟通，在江北新区试点开展全社会用能碳排放情况监测，将试点区内的油、气、热等多种用能数据集中接入电子沙盘，实现对区域内碳排放的全方位监测，探索提供适用于居民、企业客户及建筑楼宇、工业园区等不同对象的能效服务，引导各类客户科学高效节约用能。
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