中國儲能網(wǎng)訊：6月19—20日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會聯(lián)合江蘇省電機工程學會、全國微電網(wǎng)與分布式電源并網(wǎng)標準化技術(shù)委員會、中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司等單位聯(lián)合召開的“第三屆全國電網(wǎng)側(cè)暨用戶側(cè)儲能技術(shù)應用高層研討會”在蘇州市太湖假日酒店舉行。來自電網(wǎng)公司、設計院、系統(tǒng)集成商、電池生產(chǎn)企業(yè)、投融資機構(gòu)等單位的280余位嘉賓出席了本次研討會。
會議期間，清華大學電機系特別研究員程林分享了主題報告《基于廣義儲能資源的虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)研究》，以下是演講全文：
程林：很高興又一次參加主辦方舉辦的儲能會議，儲能大會我記講的是能源互聯(lián)網(wǎng)，清華大學從2015年初成立能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院以來，四年多時間，我們進行了大量卓有成效但也是困難重重的探索。今天更多交流的是我的一些心得體會以及近期的一些思考，可能不是很成熟，請大家批評指正。
我的題目是《基于廣義儲能資源的虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)研究》。充分利用可再生能源是實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的普遍共識，能源發(fā)展不可阻擋的趨勢。而電能作為一種特殊的能源形式，優(yōu)點非常多，與其他能源形式相比最大的差異在于電是需要瞬時平衡的，電一旦發(fā)出來就需要用掉，巨大的能量必須在任意時刻保持供需平衡，而電能規(guī)模化經(jīng)濟存儲手段有限，儲能的安全性、可靠性和經(jīng)濟性都亟待突破。
因此電力系統(tǒng)需要保持足夠的靈活調(diào)控能力（調(diào)峰調(diào)頻）和備用容量，保證發(fā)供平衡。過去的思路基本上是電源跟隨和滿足負荷的需求，也就是負荷的變化或者說負荷的波動，或者說系統(tǒng)擾動和故障都由電源來承擔，基本思路是調(diào)節(jié)水電、火電等常規(guī)電源滿足負荷需求
在新的形勢下，大量的新能源集中和分布式接入，一方面擠占了常規(guī)火電容量，降低了靈活性供給，另一方面風電、光伏本身的波動性、隨機性，需要電力系統(tǒng)提供波動平抑和調(diào)峰調(diào)頻需求，增加了靈活性需求。
我們知道電網(wǎng)實際上不生產(chǎn)也不消費（除了網(wǎng)損）能源，只是連接電源和負荷。新形勢下電源側(cè)已經(jīng)沒有太多的調(diào)控能力，我們提的解決思路是挖掘負荷側(cè)資源（分布式電源、儲能、可控負荷）為電力系統(tǒng)提供靈活調(diào)控能力。
如何挖掘負荷側(cè)資源，我們提出廣義儲能資源概念，也就是說我們的目標還是儲能，但是這個儲能資源不能局限于實際儲能資源類型，例如電池儲能、飛輪儲能、超級電容儲能等電力儲能設備，我們還需要涵蓋更多的虛擬儲能資源類型，包括蓄熱式電鍋爐、電動汽車、樓宇建筑等多種DER資源。廣義儲能資源，這個“能”不是電能，是所有的能源，冷能、熱能、電能、氣能、蒸汽這些都是有儲能特性的，所以這才是我們真正努力拓展的環(huán)節(jié)。
廣義儲能資源類型很多，可以從不同的分類，比如按照能量互動方式可以分為單向互動和雙向互動，按照調(diào)度響應方式可以分為可轉(zhuǎn)移負荷、可平移負荷、可削減負荷，按照用戶及設備類型可以分為工業(yè)負荷、商業(yè)負荷、居民負荷。
廣義儲能資源類型多特性復雜，首要問題就是如何建立通用化、面向大規(guī)模廣義儲能資源的模型。我們根據(jù)廣義儲能資源的響應特性和激勵策略來建立廣義儲能的模型。按照廣義儲能資源的響應特性劃分為可平移負荷、可轉(zhuǎn)移負荷、可削減負荷。可平移負荷要考慮連續(xù)性約束和時間約束，可轉(zhuǎn)移負荷要考慮功率約束、能量平衡、爬坡率約束和時間約束，可削減負荷要考慮削減率約束、時間約束、時間連續(xù)性約束、爬坡率約束、回彈特性約束等。
廣義儲能資源的激勵策略模型是要考慮市場要素、用戶參與和意愿都等因素，包括基于電價模式、基于合同約定模式、需求側(cè)競價模式、有序用電模式等。
廣義儲能資源因為主要關(guān)注用戶用能行為特性，用戶用能行為復雜多樣、時空不確定性、多能耦合，需要通過對社會能源系統(tǒng)進行大數(shù)據(jù)挖掘以獲取用戶用能行為特性，進行調(diào)控潛力分析。
調(diào)控潛力分析是廣義儲能資源關(guān)鍵問題和難點，目前已有部分研究成果。一種思路是從統(tǒng)計局、國家地區(qū)層面自上而下進行統(tǒng)計分析，相對來說過于宏觀，適合于定性研究。另外一種思路是在微觀層面對用能物理特性進行分析，由于用戶用能種類繁多，特性復雜，實施比較困難。還有通過彈性系數(shù)法進行估計的，結(jié)果冗余性比較大，需要修正才行。目前研究要么過于宏觀，要么過于微觀，而電力系統(tǒng)真正需要的是達到一定聚合度，能夠被電網(wǎng)所調(diào)控，具有一定規(guī)模達到兆瓦數(shù)量級的調(diào)控資源，因此我們提出了基于非侵入負荷監(jiān)測+彈性系數(shù)+特性矯正相結(jié)合的調(diào)控潛力分析方法。
調(diào)控潛力分析還需要考慮廣義儲能的不確定性，用戶行為特性、儲能本身的特性、市場和政策、場景運行模式都存在較多不確定性，可以通過社會成本、多場景分析、模糊分析、概率分析、區(qū)間分析等方法來進行不確定性的處理。
考慮廣義儲能資源的價值在于真正能夠做到經(jīng)濟性提升。經(jīng)濟性提升主要體現(xiàn)在靈活調(diào)控能力提升、最大負荷功率下降、峰谷差變小，通過與電網(wǎng)互動和優(yōu)化運行，可以延緩配電網(wǎng)改造投資、提升設施利用率、減小設備冗余。目前儲能的經(jīng)濟性還是不足以支撐可持續(xù)發(fā)展，通過電網(wǎng)與用戶互動價值的挖掘，可以為用戶和電網(wǎng)都帶來價值提升。
廣義儲能資源一定程度的聚合才可以實現(xiàn)與電網(wǎng)互動，而虛擬電廠就是一種實現(xiàn)廣義儲能資源聚合的最佳形式。虛擬電廠不需要改變每個分布式電源的并網(wǎng)方式，而是通過先進的控制、計量、通信等技術(shù)聚合各類分布式電源，并通過更高層面的軟件架構(gòu)實現(xiàn)分布式電源的協(xié)調(diào)優(yōu)化運行， 更有利于資源的合理優(yōu)化配置及利用。
虛擬電廠分為市場型和技術(shù)型，國內(nèi)外已經(jīng)開展了前期基礎(chǔ)研究和示范應用，2011年丹麥EDISON項目示范了電動汽車虛擬電廠，開展了電動汽車的匯聚管理軟件、通訊、終端裝置的示范工程。2010年日本Yokohama智能社區(qū)示范了電池儲能虛擬電廠，研究了分布式電池儲能單元匯聚管理，向電網(wǎng)提供調(diào)頻、削峰等輔助服務。2012年德國 Vattenfall示范了居民負荷虛擬電廠，與用戶簽訂供熱合同，將熱泵、微型燃氣輪機通過通訊和控制系統(tǒng)接入虛擬電廠。但虛擬電廠要真正做到可持續(xù)推廣，一定要有很好的經(jīng)濟性，用戶、電網(wǎng)都共同獲益。
我們在重點研發(fā)專項的支持下，研發(fā)多能互補分布式能源綜合管控系統(tǒng)，希望將廣義儲能資源進行聚合實現(xiàn)虛擬電廠架構(gòu)，通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺支撐虛擬電廠的運營。
此外在國家電網(wǎng)總部科技項目支持下，國網(wǎng)冀北電力公司牽頭開展了“能源互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的多主體多能虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)研究與示范應用”項目，2019.1~2021.12，包括復雜場景下虛擬電廠多目標資源優(yōu)化配置和評估技術(shù)、協(xié)調(diào)差異化靈活性資源參與多種輔助服務的虛擬電廠多時間尺度調(diào)控技術(shù)、支撐虛擬電廠各類資源的聯(lián)接聚合和運維管控的信息技術(shù)架構(gòu)、能源互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下虛擬電廠內(nèi)部多元主體的利益均衡和效益分配、基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺和微服務架構(gòu)的多層級、多主體、多接入方式的分布式應用架構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)和難點，目前還是在做一個前瞻性技術(shù)研究和探索。
基于廣域儲能資源的虛擬電廠最終成功，需要兩方面的支撐。一方面是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)實質(zhì)性推進和深入，電力系統(tǒng)發(fā)展目前最大的瓶頸是對分布式電源可觀可控能力差，態(tài)勢感知不足，基于廣域儲能資源的虛擬電廠是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)最佳應用場景之一。另一方面是電力市場深化，2017.11《完善電力輔助服務補償(市場)機制工作方案》鼓勵儲能設備、需求側(cè)資源參與提供電力輔助服務，允許第三方參與提供電力輔助服務；2017.9《關(guān)于開展電力現(xiàn)貨市場建設試點工作的通知》選擇南方（以廣東起步）、蒙西、浙江、山西、山東、福建、四川、甘肅等8個地區(qū)作為第一批試點，2018年底前啟動電力現(xiàn)貨市場試運行。
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)實質(zhì)推進，電力市場的逐步放開，中長期電量交易、現(xiàn)貨交易、輔助服務競價上網(wǎng)等工作的陸續(xù)開展，基于廣義儲能資源的虛擬電廠市場也將逐漸可持續(xù)推廣條件和前景。謝謝大家！
