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摘要：隨著全球能源結(jié)構(gòu)向低碳化、智能化轉(zhuǎn)型，分布式光伏發(fā)電的大規(guī)模并網(wǎng)給電力系統(tǒng)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。本文深入探討了虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)（Virtual Energy Storage System，VESS）與分布式光伏儲(chǔ)能的協(xié)同優(yōu)化策略，分析了其在提升新能源消納率、降低電網(wǎng)運(yùn)行成本、增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性等方面的關(guān)鍵作用。通過(guò)理論模型構(gòu)建、技術(shù)方案比較和實(shí)際案例分析，本文系統(tǒng)闡述了虛擬儲(chǔ)能與物理儲(chǔ)能的互補(bǔ)機(jī)制，并提出了面向不同應(yīng)用場(chǎng)景的協(xié)同優(yōu)化方法。研究結(jié)果表明，虛擬儲(chǔ)能與分布式光伏儲(chǔ)能的協(xié)同運(yùn)行能夠顯著提高能源利用效率，降低碳排放，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)提供重要技術(shù)支撐。
關(guān)鍵詞：虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)；分布式光伏；儲(chǔ)能協(xié)同優(yōu)化；微電網(wǎng)；虛擬電廠
在“雙碳"目標(biāo)的推動(dòng)下，可再生能源的快速發(fā)展為能源系統(tǒng)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。分布式光伏的普及使得電力供應(yīng)更加清潔，但其波動(dòng)性和間歇性也給電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了壓力。如何利用分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源的靈活調(diào)度與優(yōu)化管理？虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)（Virtual Energy Storage System, VESS）與分布式光伏儲(chǔ)能的協(xié)同優(yōu)化，正成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)（VESS）是一種通過(guò)智能算法和需求側(cè)管理技術(shù)，將分散的、可調(diào)節(jié)的電力負(fù)荷（如空調(diào)、電動(dòng)汽車、工業(yè)設(shè)備等）聚合起來(lái)，模擬傳統(tǒng)儲(chǔ)能電池的充放電行為，從而提供靈活的電力調(diào)節(jié)能力。相較于物理儲(chǔ)能，VESS具有投資成本低、響應(yīng)速度快、資源利用率高等優(yōu)勢(shì)。
分布式光伏發(fā)電受天氣影響較大，容易出現(xiàn)供需不匹配的情況。傳統(tǒng)解決方案是搭配物理儲(chǔ)能（如鋰電池），但高昂的初始投資和有限的壽命制約了其大規(guī)模應(yīng)用。而虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的引入，可以與物理儲(chǔ)能形成互補(bǔ)，通過(guò)需求側(cè)響應(yīng)、負(fù)荷轉(zhuǎn)移等方式，提升系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。
協(xié)同優(yōu)化的核心價(jià)值
提高光伏消納率：通過(guò)VESS的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，減少棄光現(xiàn)象，利用可再生能源。
降低儲(chǔ)能投資成本：減少對(duì)物理儲(chǔ)能的依賴，優(yōu)化資源配置，提高整體經(jīng)濟(jì)性。
增強(qiáng)電網(wǎng)靈活性：快速響應(yīng)電網(wǎng)需求，參與調(diào)峰填谷、頻率調(diào)節(jié)等輔助服務(wù)。
提升用戶收益：通過(guò)峰谷電價(jià)套利、需求響應(yīng)補(bǔ)貼等方式，降低用電成本。
3.1工業(yè)園區(qū)能源管理
在工業(yè)園區(qū)，分布式光伏+儲(chǔ)能+VESS的協(xié)同模式可以優(yōu)化生產(chǎn)用電，降低峰值負(fù)荷，減少電費(fèi)支出。例如，某工業(yè)園區(qū)通過(guò)虛擬儲(chǔ)能調(diào)度空調(diào)、水泵等柔性負(fù)荷，年節(jié)省電費(fèi)超20%。
3.2微電網(wǎng)與智能社區(qū)
在微電網(wǎng)中，虛擬儲(chǔ)能可以與戶用光伏、家用儲(chǔ)能電池協(xié)同運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)社區(qū)內(nèi)能源的自給自足和優(yōu)化交易。
3.3電力市場(chǎng)輔助服務(wù)
VESS可以聚合大量分布式資源，參與電力市場(chǎng)的調(diào)頻、備用等服務(wù)，為運(yùn)營(yíng)商創(chuàng)造額外收益。
4.1安科瑞智慧能源管理平臺(tái)
AcrelEMS 智慧能源管理平臺(tái)是針對(duì)企業(yè)微電網(wǎng)的能效管理平臺(tái)，對(duì)企業(yè)微電網(wǎng)分布式電源、市政電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電設(shè)施以及各類交直流負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視、智能預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)調(diào)配，優(yōu)化策略，診斷告警，可調(diào)度源荷有序互動(dòng)、能源全景分析，滿足企業(yè)微電網(wǎng)能效管理數(shù)字化、安全分析智能化、調(diào)整控制動(dòng)態(tài)化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲(chǔ)充資源之間的靈活互動(dòng)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為用戶降低能源成本，提高微電網(wǎng)運(yùn)行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平臺(tái)可以接受虛擬電廠的調(diào)度指令和需求響應(yīng)，是虛擬電廠平臺(tái)的企業(yè)級(jí)子系統(tǒng)。
圖1 AcrelEMS 智慧能源管理平臺(tái)主界面
4.2平臺(tái)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)覆蓋企業(yè)微電網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)-充"各環(huán)節(jié)，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)采集測(cè)控裝置、光伏、儲(chǔ)能、充電樁、常規(guī)負(fù)荷數(shù)據(jù)，根據(jù)負(fù)荷變化和電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化控制，促進(jìn)新能源消納的同時(shí)降低對(duì)電網(wǎng)的至大需量，使之運(yùn)行安全。
圖2 AcrelEMS 智慧能源管理平臺(tái)結(jié)構(gòu)
4.3平臺(tái)功能
4.3.1.能源數(shù)字化展示
通過(guò)展示大屏實(shí)時(shí)顯示市電、光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁以及其它負(fù)荷數(shù)據(jù)，快速了解能源運(yùn)行情況。
4.3.2協(xié)調(diào)控制策略
通過(guò)優(yōu)化控制儲(chǔ)能和可控負(fù)載提升實(shí)現(xiàn)新能源消納、需量控制、峰谷套利；平滑系統(tǒng)出力，并顯示優(yōu)化前和優(yōu)化后能源曲線對(duì)比等。
4.3.3.智能預(yù)測(cè)
結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)對(duì)光伏、風(fēng)力發(fā)電功率和負(fù)荷功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，并與實(shí)際功率進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)和負(fù)荷控制實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，降低需量和用電成本。
4.3.4.能耗分析
采集企業(yè)電、水、天然氣、冷/熱量等各種能源介質(zhì)消耗量，進(jìn)行同環(huán)比比較，顯示能源流向，能耗對(duì)標(biāo)，并折算標(biāo)煤或碳排放等。
4.3.5.有序充電
系統(tǒng)支持接入交直流充電樁，并根據(jù)企業(yè)負(fù)荷和變壓器容量，并和變壓器負(fù)荷率進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，引導(dǎo)用戶有序充電，保障企業(yè)微電網(wǎng)運(yùn)行安全。
4.3.6.運(yùn)維巡檢
系統(tǒng)支持任務(wù)管理、巡檢/缺陷/消警/搶修記錄以及通知工單管理，并通過(guò)北斗定位跟蹤運(yùn)維人員軌跡，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維流程閉環(huán)管理。
4.4設(shè)備選型
除了智慧能源管理平臺(tái)外，還具備現(xiàn)場(chǎng)傳感器、智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，組成了完整的“云-邊-端"能源數(shù)字化體系，具體包括高低壓配電綜合保護(hù)和監(jiān)測(cè)產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、電能質(zhì)量治理、照明控制、充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為虛擬電廠企業(yè)級(jí)的能源管理系統(tǒng)提供一站式服務(wù)能力。
名稱 | 圖片 | 型號(hào) | 功能 | 應(yīng)用 |
企業(yè)微電網(wǎng)能效管理系統(tǒng) |
| AcrelEMS | AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)由電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋了企業(yè)中壓變配電系統(tǒng)、應(yīng)急電源、隔離電源、照明控制、設(shè)備運(yùn)維、環(huán)境監(jiān)測(cè)等，貫穿企業(yè)能源流的始終，幫助運(yùn)維管理人員通過(guò)一套平臺(tái)、一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解企業(yè)配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于企業(yè)能源管理需要。 | |
協(xié)調(diào)控制器 |
| ACCU100 | 接口參數(shù)：8路485串口，2路CAN，1*HDMI，4*千兆網(wǎng)口，6路DI，6路DO，4G+GPS 策略管理：防逆流、計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、有功/無(wú)功控制、光儲(chǔ)協(xié)調(diào)等，并支持策略定制; 系統(tǒng)安全：基于不可信模型設(shè)計(jì)的用戶權(quán)限，防止非法用戶侵入；基于數(shù)據(jù)加密與數(shù)據(jù)安全驗(yàn)證技術(shù)，采用數(shù)據(jù)標(biāo)定與防篡改機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)固證和可追溯； 運(yùn)行安全：采集分析包括電池、溫控及消防在內(nèi)的全站信號(hào)與測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行安全預(yù)警預(yù)測(cè)。 | |
中高壓微機(jī)保護(hù)裝置 |
| AM6、AM5SE | 實(shí)現(xiàn)110kV至10kV回路的保護(hù)、測(cè)量和自動(dòng)控制功能 | 110kV、10kV回路斷路器 |
電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置 |
| APView500 | 集諧波分析/波形采樣/電壓閃變監(jiān)測(cè)/電壓不平衡度監(jiān)測(cè)等穩(wěn)態(tài)監(jiān)測(cè)、電壓暫降/暫升/短時(shí)中斷等暫態(tài)監(jiān)測(cè)、事件記錄、測(cè)量控制等功能為一體，滿足電能質(zhì)量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足110kV及以下供電系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的要求。 | 110kV、35kV、10kV、0.4kV |
防孤島保護(hù)裝置 |
| AM5SE-IS | 防止分布式電源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)非計(jì)劃持續(xù)孤島運(yùn)行的繼電保護(hù)措施，防止電網(wǎng)出現(xiàn)孤島效應(yīng)。裝置具有低電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、高頻保護(hù)、低頻保護(hù)、逆功率保護(hù)、檢同期、有壓合閘等保護(hù)功能。 | 110kV、35kV、10kV、0.4kV |
動(dòng)態(tài)諧波無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng) |
| AnCos*/*-G Ⅰ型 | 同時(shí)具備諧波治理、無(wú)功功率線性補(bǔ)償與三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能,響應(yīng)時(shí)間快，精度高、運(yùn)行穩(wěn)定，能根據(jù)系統(tǒng)的無(wú)功特性自動(dòng)調(diào)整輸出，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功率因數(shù)； | 0.4kV電能質(zhì)量治理 |
多功能儀表 |
| APM520 | 全電力參數(shù)測(cè)量、復(fù)費(fèi)率電能計(jì)量、四象限電能計(jì)量、諧波分析以及電能監(jiān)測(cè)和考核管理。 接口功能：帶有RS485/MODBUS協(xié)議 | 并網(wǎng)柜、進(jìn)線柜、母聯(lián)柜以及重要回路 |
多功能儀表 |
| AEM96 | 具有全電量測(cè)量，諧波畸變率、分時(shí)電能統(tǒng)計(jì)，開(kāi)關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出。 | 主要用于電能計(jì)量和監(jiān)測(cè) |
電能表 |
| DTSD1352 | 具有全電量測(cè)量，電能統(tǒng)計(jì)，80A內(nèi)可直接接入，導(dǎo)軌安裝。 | 低壓配電箱 |
物聯(lián)網(wǎng)儀表 |
| ADW300W | 主要用于計(jì)量中低壓配電的三相電氣參數(shù)，采集狀態(tài)量并控制斷路器，可靈活安裝于配電箱內(nèi)，自帶開(kāi)口式互感器，可實(shí)現(xiàn)不停電安裝，具備RS485、4G、LoRaWan無(wú)線通信功能，適用于配電系統(tǒng)數(shù)字化改造。 | 微電網(wǎng)數(shù)字化改造 |
物聯(lián)網(wǎng)儀表 |
| ARCM300 | 三相交流電能計(jì)量、漏電電流測(cè)量、諧波分析、4路溫度采集功能，通過(guò)對(duì)配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度等火災(zāi)危險(xiǎn)參數(shù)實(shí)施監(jiān)控和管理，可采集狀態(tài)量或控制斷路器，具備RS485通訊或4G通訊功能。 | 微電網(wǎng)電氣消防和數(shù)字化改造 |
直流電能表 |
| DJSF1352-RN | 可測(cè)量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率以及正反向電能等，配套霍爾傳感器(可選)。 | 直流計(jì)量 |
馬達(dá)保護(hù) |
| ARD3M | 電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器，適用于額定電壓至 660V 的低壓電動(dòng)機(jī)回路，集保護(hù)、測(cè)量、控制、通訊、運(yùn)維于一體。其*的保護(hù)功能確保電動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行，*的邏輯可編程功能可以滿足各種控制要求，多種可選配的通訊方式適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)不同的總線通訊需求。 | 電機(jī)保護(hù)控制 |
智慧斷路器 |
| ASCB1LE-63-C63-4P/Z4G | 三相智能微型斷路器，具備普通微斷保護(hù)和控制功能，同時(shí)具備電流、電壓、功率、電能測(cè)量功能，支持漏電保護(hù)和用電行為特征識(shí)別，支持遠(yuǎn)程控制，4G通訊。 | 末端配電 |
防火限流式保護(hù)器 |
| ASCP200-63D | 可實(shí)現(xiàn)短路限流滅弧保護(hù)、過(guò)載限流保護(hù)、過(guò)/欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測(cè)、線纜溫度監(jiān)測(cè)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)等，電流0-63A，RS485通訊 | 末端配電保護(hù) |
遙信遙控單元 |
| ARTU100 | 具備開(kāi)關(guān)量采集和繼電器輸出控制功能，導(dǎo)軌式安裝，485通訊，可實(shí)現(xiàn)斷路器或接觸器的遠(yuǎn)程控制和狀態(tài)量采集。 | 狀態(tài)量采集和控制輸出 |
電動(dòng)汽車充電樁 |
| AEV200-DC60S AEV200-DC80D AEV200-DC120S AEV200-DC160S | 輸出功率160/120/80/60kW直流充電樁，滿足快速充電的需要。 | 充電樁運(yùn)營(yíng)和充電控制 |
智能網(wǎng)關(guān) |
| ANet-2E4SM | 邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，嵌入式linux系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認(rèn)證等安全需求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議 | 電能、環(huán)境等數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換和邏輯判斷 |
虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)與分布式光伏儲(chǔ)能的協(xié)同優(yōu)化，不僅能夠提升能源利用效率，還能降低碳排放，推動(dòng)綠色能源的高質(zhì)量發(fā)展。對(duì)于企業(yè)、園區(qū)、電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商而言，這是一次降本增效的機(jī)會(huì)；對(duì)于社會(huì)而言，這是邁向可持續(xù)未來(lái)的重要一步。
