储能云网平台总体架构:主要包括系统的边界关系、应用分布及系统的内部逻辑。1)从 系统边界关系角度来看,储能云网平台需要采集电站侧各系统数据并汇聚到数据汇聚服务器, 通过数据汇聚服务器对站内系统进行数据采集并传输。2)从应用分布角度来看,储能云网平 台将实现规划设计、运行监测、智能运维、运营分析、设备资产、调度控制、交易结算、能效 管理等各类业务应用功能。3)从底层实现的角度来看,电站侧的数据汇聚服务器采用数据推 送的方式将收集的各站内系统数据传输到数据中心,通过数据实时处理技术、分布式可扩展的 实时智能分析能力,支持各类应用功能,并实现多个电站的全量数据的保存,进行各种对比分 析。
储能作为分布式结构的核心,使得储能云网具有多种应用模式,主要包括新能源运营、工 业园区综合能源服务、系统级备用电源租赁托管、交易结算、虚拟电厂等多种模式。例如,工 业园区综合能源服务模式中,在用户侧,通过“储能云网 微网”的合作,实现园区办公用电、 充电桩用电、数据中心供电和紧急备电等,实现多能源的高效、互补、节约、共享。
2.2 微网及其智能化实现
微网是由分布式能源、能量变换装置、负荷、监控和保护装置等汇集而成的小型发配电系 统,包含了分布式可再生能源接入设计、运行、控制、保护的整体集成技术,是一个能够实现 自我控制和管理的自治系统。基于数字化技术,微网可以有效地实现功率的平衡与控制、能量 优化、分布式能源装置故障检测与维护等功能。储能系统是微网中不可或缺的单元,储能云网 与微网合作,共同实现区域内的用电平衡。
微网作为自平衡体,首要目标是实现局部的功率平衡与能量优化,再与配电网实现能量 的双向交换。在微观上,微网可以看做是小型的电力系统,具备完整的发、输、配电功能,利 用自身的分布式电源满足微网内负荷的需求,同时配置储能系统以抑制分布式电源的功率波 动,可以实现局部的功率平衡与能量优化;在宏观上,微网又可以看作是配电网中的一个“虚 拟”的电源,在与配电网并网运行的情况下,通过微网内储能系统的充放电控制和分布式电源 出力的协调控制,实现能量的双向交换。这使得现在的电力系统有了更大的柔性和可控性,同 时也具有了更多的商业模式。现有研究和实践表明,将分布式电源以微网形式接入到电网中并 网运行,与电网互为支撑,是发挥分布式能源效能的最有效方式,具有巨大的社会与经济意义。
微网与信息技术结合以实现智能化:第一,使用中央控制器来收集操作信息,直接与 SCADA 或云服务进行交互,以运行优化算法,将选定的策略部署到不同的互联资产上。第二, 因为绝大部分可再生能源都是间歇性的,而微网需要优化各种不同能源的接入,并平衡发电和 用电,所以需要物联网技术的互联互通能力。第三,在微网架构之下收集和管理关键数据,需 要云计算从海量数据中获取丰富结果,以实现更高等级的资产管理。第四,使用 AI 算法,在 不影响主网的前提下优先保证电网独立性,帮助用户最大化能效管理。在微网的黄金发展周期 中,这都将为电力公司、运营商、能源用户等微网利益相关者带来新的竞争力。
2.3 虚拟电厂运营
虚拟电厂的核心是“聚合”和“通信”。虚拟电厂是利用物联网和先进通信技术,聚合分 布式电源、储能、可调负荷等各类分布式资源形成的电源协调管理系统。从某种意义上讲,虚 拟电厂可以看作是一种先进的区域性电能集中管理模式,为配电网和输电网提供管理和辅助 服务。虚拟电厂最具吸引力的功能就在于能够聚合多种类型的分布式资源参与电力市场运行。 虚拟电厂充当分布式资源与电网运营商、电力交易市场之间的中介,代表分布式资源所有者执 行市场出清结果,实现能源交易。从其他市场参与者的角度来看,虚拟电厂表现为传统的可调 度发电厂。
与传统调电厂相比,虚拟电厂强调数据分析和运营,参与电力交易市场。虚拟电厂的数据 分析功能包括采集并分析处理区域中各对象的运行数据,如发电机组的出力和运行效率、用电 负荷随时间变化的规律等,并能对这些数据提供有效的检索和调用手段。虚拟电厂的运营和交 易功能包括建立区域内的发电费用、用电收益及安全约束模型,进行优化计算,收集市场情报、 制订发电计划、签订中远期市场交易合同等。
资源聚合商是虚拟电厂运营的关键角色。资源聚合商主要依靠互联网和大数据技术,整合 优化、调度决策各层面的数据信息,增强虚拟电厂的统一协调控制能力,可以通过调节用户负 荷来提供削峰填谷等辅助服务,为市场提供更多、更灵活的服务。同时,资源聚合商还可以引 导分布式电源、储能等分布式能源以最佳的方式参与电力市场交易,包括签订交易合约、确定 竞价方式等问题,并要达到预期的利润水平。
虚拟电厂是储能云网平台的重要应用之一,微网可以看作是虚拟电厂的职能单元。总的来 说,虚拟电厂的关键技术包括协调控制技术、交易运营技术、智能计量技术、信息通信技术。 储能云网平台实现储能及新能源电站的多方参与、联合生产以及统一调度,达到资源最优调配。 例如,可通过建立省级-区域-站级的 3 层调控模型,实现平台电网、投资商、供应商、用户等 产业链各方效益最优化。通过储能云网平台将分布式储能资源或零散分布、不可控的负荷资源 转化为随需应变的“虚拟电厂”资源,利用虚拟电厂的聚合功能,形成规模化“削峰填谷”响 应,实现储能资源的最大化利用。
(三)数字电网:以数字化赋能新型电力系统
数字电网是以云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、区块链等新一代数字技 术为核心驱动力,以数据为关键生产要素,不断提高数字化、网络化、智能化水平,而形成的 新型能源生态系统。从 10 年前的智能电网到如今的电网数字化转型,数字电网将成为承载新 型电力系统的最佳形态。(报告来源:未来智库)
3.1 物联网大有可为:智能传感、平台和终端应用增长
在数字电网的建设要求下,物联网、大数据、人工智能技术将发挥重要作用。其中,物联 网智能终端作为采集数据的基础层设施将得到广泛的应用。在数据采集层面,通过广泛部署小 微传感、芯片化智能终端和智能网关,采集大量数据,为电网的全面感知提供有效的数据基础, 加速实现电网状态、设备状态、交易状态、管理状态的全面透明;基于全面、准确、透明的数 据收集和分析,利用大数据技术提供数据分析和挖掘能力,利用人工智能技术增强电网智能分 析和决策水平,为新型电力系统提供更加强大的算力,增强电网运行智能化水平。