源网荷储多元协同调度体系研究与实践

源网荷储多元协同调度体系研究与实践

刘长春,杨玲,伍志龙

国网喀什供电公司 新疆 喀什  844000

摘要：在新的电力体制下，随着可再生能源发电并网规模的不断扩大和电转气的普及以及电转热的推广，电网中可再生能源发电装机占比逐年增加。文章从我国电网运行实际出发，结合源网荷储协同调度体系，提出了源网荷储协同调度的体系框架，阐述了源网荷储系统协同调度机制。

源网储能、电转热是电力体制改革的重要内容。

关键词：源网荷储；多元；协同调度体系

引言

    随着可再生能源发电并网规模不断扩大和可再生能源的逐步推广，电网运行方式发生了巨大变化：在传统电网中，由于电源装机规模小而导致电力供应的不确定性大，容易出现“弃风弃光”现象；为了解决“弃风、弃光”问题和促进风电、光伏等低碳化清洁能源消纳问题，国家将可再生能源列入了双碳目标任务中。

1 我国源网荷储协同调度的基本现状

    近年来，我国不断出台支持储能发展的政策措施，储能产业也取得了长足发展。目前，储能已广泛应用于调峰调频、需求响应、辅助服务市场交易等领域[1]。从国家层面来看，国家电网公司正在积极推进智能调度系统建设，加强源网荷储一体化应用。从地方电网层面来看，各省市积极推进“双碳”目标下源网荷储一体化应用的发展思路，积极探索利用储能参与电力系统调峰调频服务等新业态发展模式。但是在实践中仍存在一些问题。

2基于多元协同的源网荷储协同调度机制分析

    为了提高新能源发电的消纳，实现清洁能源电力高比例消纳，促进可再生能源产业健康发展，从源网荷储系统运行角度出发，需要在系统中构建一种能适应电网实际场景的协同调度机制，本文提出了基于多元协同的源网荷/储能协同调度机制。

    基于多元协同理论的源网荷协同调度，可以充分发挥储能装置在清洁能源发电和储能设备应用上的优势，实现源网之间、源网荷之间以及荷储之间不同层级系统与设备间的资源互补和优化配置[2]。本文提出了一个融合风光水火储多能互补优化配置、电网调峰调频以及负荷预测等技术方案以解决“弃风、弃光”问题。

3源网荷储多元协同调度体系构建

    能源互联网的广义“来源--网络--荷--储存”协调优化运营模式分为四大组成部分，现介绍如下：

3.1基础条件分析

    系统规划方案设计之前，系统运营商需要对所建目标地区的经济现状评估和未来发展趋势预测并以此为依据，将地理信息系统（geographic information system,GIS）系统和信息物理融合系统（cyber physical system,CPS）系统相结合，预测用户多类型能源需求，对区域内现有能源供应渠道与模式进行了分析，在这一方面，既涉及到用户用电需求预测，也涉及到负荷特征刻画与负荷发展特性，也包括了对用户的供热需求，供水需求，天然气需求以及其他诸多方面的用能需求进行了预测。另外，还需要对目标区域气候地理条件进行分析，从而为集中式与分布式能源模块选址提供数据信息支持。

3.2系统规划

    在基础条件分析得到的数据信息基础上，选取适当位置进行分散能源模块与集中能源模块建设，其中，分散能源模块主要是指分布式电源及相关设施，集中能源模块主要提供大规模清洁能源发电和灵活的发电资源。规划阶段应充分考虑系统未来运行需要，分散能源模块应基于能源供需内部自平衡，对集中能源模块进行有效辅助；另一方面，集中能源模块规划应为清洁能源和灵活发电资源在运行阶段互补协调提供依据。

    与此同时，系统运营商还需要完成能源传输模块的搭建工作，提供集中性能源模块与分散性能源模块之间的能源通道，并将分散性能源模块通过微网接入到主能源系统中，微网技术对其起着缓冲作用并进行了优化。另外，需要构建信息通讯网络和云端信息处理系统来计算系统规划方案是否可行，实现多种方案下的筛选，优化，还要对能源信息进行总结，制定出优化后的系统运行计划。

3.3系统的操作。

    系统运行阶段系统运营商利用信息通讯网络收集用户所有用能信息和能源供应侧基础数据，并利用云端信息处理系统对数据进行分析处理，向用户提供最佳用能方案，通过合理制定电价机制和需求侧响应措施，引导用户利用电力积极跟踪清洁能源的发电出力；同时，基于发电侧数据信息，设计了合理调度排序及出力安排，并与分散能源模块“自发自用，剩余上网”模式相结合，实现了系统双侧协调优化，双向自适应过程。同时，要充分发挥电力系统纽带效应，对其他能源模块（例如供热，供水，燃气供应）进行优化。

3.4对整个过程进行评估

    能源互联网项目完成运行3—5年之后，对项目运行进行了评估和分析，并构建了包含可再生能源在内的项目效率、供电可靠性和设备使用率的多方面指标体系采用综合评价方法比较分析找出项目缺陷循环修正。

    就能源互联网“来源--网络--荷--储存”协同优化模型的主要研究内容而言，该优化模型可以实现能源互联网能源开发与能源输送、能源需求和利用等多个环节和谐地统一成一个有机的整体，这种和谐优化既可以在更高层次上对能源资源进行优化配置，同时可以推动清洁能源高效开发和利用，增加清洁能源占终端能源消费的比例。

3.5几个关键技术

    为了支持以上能源互联网协调优化模式顺畅运行，必须具备一定的技术架构做基础，才能实现能源互联网中各模块间能量流和信息流的互联互通，从能量流和信息流流向来看，要实现能源互联网广域“来源--网络--荷--储存”协同优化，其技术框架由四大组成部分组成：

    1）系统规划部分需具备专项技术对各类电源（包括集中式与分布式）选址定容，微网与主网规划设计进行优化，为“来源--网络--荷--储存包括集中式和分布式）选址定容，微网与主网规划设计进行优化，为“源-网-荷-储”统筹优化运行提供依据。

    2）系统运行部分要求专项技术能从微观层面对各种分布式电源和储能设备进行充放电控制，实现了用户端各个模块内部自优化和自适应，增强了模块可控性。从宏观上看，形成新能源发电和传统化石能源的最佳出力组合，并借助分布式发电和储能设备引导用户对用电负荷进行发电侧出力主动跟踪。

    3）系统的信息通信部分需要专门的信息交互技术来确保各能源模块之间信息流双向自由流动，对各模块数据信息进行采集和初步分类，加工，时刻满足用户对初级数据的需求，并将采集到的数据录入到云端信息处理部。

    4）云端信息处理部分需要专项技术将能源供应模块，能源网络模块和能源需求等数据信息整合，加工、分析以向社会发布，并同步反馈给优化模块，制定系统优化运行方案，从较长期时间尺度来看，整个能源系统数据信息被反馈给系统能源规划模块，从而进一步循环优化和修改系统规划设计[3]。

    5）广域能源优化分配规划技术。广域能源优化配置计划技术需要能统筹兼顾，因地制宜统筹某一能源区域的太阳能，风能，水资源，燃气资源和煤炭等多种能源资源，规划阶段对资源开发利用具体方式进行了分析，综合考虑该地区铁路网，燃气供应网络和供热网络总体状况，最终确定了光伏发电和燃气发电方案、对传统煤电进行了容量和区位选择，并设计了相关能源规划方案和系统运行方案进行了模型测算，以确保规划合理可靠，使电力系统，铁路网系统和油气网系统协调发展。该领域的研究热点集中在规划模型的研究上，今后会在已有智能电网规划模型的基础上进一步拓展。

4结语

    综上所述，在新能源背景下，源网荷储协同调度成为推动清洁能源消纳重要手段。通过源网荷储系统协同调度可以降低弃风弃光率，提高电网系统运行稳定性和可靠性；可以减少电网对新能源资源的消纳压力；可以实现电能替代、风光水火储互补、电-气互动以及调峰调频、辅助服务等资源优化配置。

参考文献：

[1]孙丰杰,汲广军,撖奥洋,刘强,张子衿.考虑安全约束的地区电网精益化源网荷柔性互动控制系统[J].山东电力技术,2022,49(10):31-37.

[2]于冰涛,刘文娟.基于多元源网荷储的配电网规划方法研究[J].光源与照明,2022(01):207-209.

[3]游大宁,刘航航,鲍冠南,初嘉伟,晋飞.源网荷储多元协同调度体系研究与实践[J].浙江电力,2021,40(12):20-26.