安科瑞鮑靜君 趙夢玲

　　風和太陽，都是清潔能源里的 “優(yōu)等生"—— 既能發(fā)電，又不排碳，好處實實在在。可它們也有個頭疼的問題：時斷時續(xù)，出力時高時低。比如正午太陽正烈，光伏板卯足了勁發(fā)電，多出來的電常沒處去;到了夜里，沒風也沒光，偏偏趕上用電高峰，電網(wǎng)稍不注意就容易 “掉鏈子"。那怎么才能讓清潔能源既發(fā)得足、又用得穩(wěn)?答案，就藏在 “源網(wǎng)荷儲協(xié)調控制" 這門技術里。今天，咱們就來好好說說，這套技術到底有多神通。

　　一、清潔能源消納，難就難在 “不穩(wěn)定"

　　以前的電網(wǎng)，主力是火電、水電，出力穩(wěn)得像老黃牛 —— 你要多少，它基本能穩(wěn)穩(wěn)當當供上?？扇缃瘢L電、光伏成了 “主力軍"，新問題就冒出來了：風電是 “看天吃飯" 的性子：風速低于 3 米 / 秒 —— 比人散步還慢時，風機壓根轉不起來;一旦超過 25 米 / 秒 —— 差不多是 10 級大風的力道，就得停機保安全。哪怕在中間這段 “有效風速" 里，發(fā)電量也總跟著風勢忽高忽低，沒個準頭。

　　光伏靠太陽賞飯：早上下午光照弱，中午很強;遇到烏云飄過，出力能瞬間掉一半，比翻書還快。

　　儲能和用電負荷也來 “添堵"：儲能充放電要是沒協(xié)調好，反而會火上澆油，讓電網(wǎng)波動更厲害;工廠突然滿負荷開機、千家萬戶空調集體啟動，都會讓用電負荷像 “蹦極" 一樣劇烈起伏。這些問題一疊加，就像一群各走各道的路人，誰也不看誰，隨時可能撞成一團。某風電場監(jiān)測顯示，沒這套協(xié)調控制時，風機電壓波動能超 30%，儲能功率忽上忽下，嚴重時甚至會引發(fā)局部停電。

　　二、源網(wǎng)荷儲協(xié)同，就像給能源裝了 “智能導航"

　　要讓清潔能源用得穩(wěn)，就得讓 “源(電源)、網(wǎng)(電網(wǎng))、荷(負荷)、儲(儲能)" 像一支球隊那樣配合 —— 前鋒(電源)沖鋒，中場(電網(wǎng))調度，后衛(wèi)(儲能)補位，替補(可調節(jié)負荷)隨時待命。具體怎么做呢?

　　第一步：給每個環(huán)節(jié)建 “數(shù)字模型"，摸清脾氣

　　就像看病要先做檢查，協(xié)調控制前得給每個設備 “畫像"：

　　風機模型：記錄它在不同風速下的出力曲線，比如風速 5 米 / 秒時發(fā)多少電，10 米 / 秒時又能發(fā)多少，超過 25 米 / 秒就自動 “罷工"。

　　光伏模型：不光看光照強度，還要算溫度影響 —— 夏天電池板溫度太高，發(fā)電效率會下降，就像人熱得沒力氣干活。

　　儲能模型：知道它至多能存多少電，充放電速度有多快，就像知道冰箱能裝多少東西，制冷有多快。

　　負荷模型：區(qū)分哪些負荷能停(比如工廠非急需生產(chǎn))，哪些不能停(比如醫(yī)院設備)，就像給乘客分 “優(yōu)先級"。

　　有了這些模型，系統(tǒng)就能預判：“明天中午 12 點光照強，光伏能發(fā) 100 萬千瓦，剛好夠商業(yè)區(qū)用電，儲能可以歇著;晚上 8 點沒太陽，風電預計發(fā) 50 萬千瓦，得讓儲能放 30 萬千瓦，再讓工廠錯峰 20 萬千瓦。"

　　第二步：全局信息 “共享"，不讓任何設備 “掉隊"

　　電網(wǎng)里的設備成千上萬，分布在幾十甚至上百公里內(nèi)，怎么讓它們 “齊心"?靠的是 “平均一致性算法"—— 就像微信群里共享位置，每個節(jié)點(變電站、風機、儲能站)都能實時看到全局狀態(tài)：

　　某區(qū)域突然缺電，附近的儲能站會收到 “請放電" 的信號;

　　光伏出力突增，遠處的工廠會收到 “可以多開工" 的通知;

　　電壓快超標時，風機自動調整出力，就像司機看到紅燈減速。

　　某省級電網(wǎng)的實踐顯示，用上這個算法后，信息傳遞延遲從秒級降到毫秒級，就像從寫信變成視頻通話，反應速度提升 100 倍。

　　第三步：按 “頻率" 指揮，穩(wěn)住電網(wǎng) “心跳"

　　電網(wǎng)有個 “生命線"—— 頻率(我國標準是 50Hz)，就像人的心跳，太高太低都危險。協(xié)調控制的核心，就是讓頻率穩(wěn)在 50Hz 左右：

　　頻率高于 50Hz：說明發(fā)電多了，讓儲能趕緊充電，光伏、風機適當 “歇口氣"，甚至讓工廠多用電(比如提前加熱水箱)。

　　頻率低于 50Hz：說明電不夠了，讓儲能放電，柴油發(fā)電機(備用電源)啟動，同時讓非關鍵負荷暫時 “休息"(比如商場暫時關掉部分照明)。

　　某工業(yè)園區(qū)的測試顯示，這套策略能讓頻率波動控制在 0.5Hz 以內(nèi)，比沒控制時穩(wěn)定 60% 以上。

　　三、效果有多好?數(shù)據(jù)來說話

　　某實驗對比了三種控制方法：傳統(tǒng)方法、模糊算法、本文的協(xié)同控制方法，結果一目了然：

　　1. 風機電壓穩(wěn)如 “定海神針"

　　沒控制時，風機電壓像坐過山車，波動超過 30%，甚至會觸發(fā)保護裝置 “跳閘"。用了協(xié)同控制后，電壓波動能壓到 10% 以內(nèi)，就像從顛簸土路開到了高速路。 某風電場的師傅說：“以前電壓一波動，風機就‘報警’，一天要手動復位好幾次;現(xiàn)在基本不用管，手機上看曲線平得像尺子。"

　　2. 儲能出力不再 “蹦極"

　　儲能就像電網(wǎng)的 “充電寶"，充放電不穩(wěn)定比不用還糟。實驗顯示，傳統(tǒng)方法下儲能功率波動能到 50%，而協(xié)同控制后能控制在 15% 以內(nèi)。

　　某儲能站的數(shù)據(jù)顯示，協(xié)調控制后，每天充放電效率提高了 12%，相當于多存了 3000 度電，夠 200 戶家庭用一天。

　　3. 負荷 “削峰填谷"，用電更經(jīng)濟

　　可調節(jié)負荷就像 “彈性海綿"，高峰時縮一縮，低谷時舒展開。某商業(yè)區(qū)的測試顯示，通過價格信號(高峰電價高，低谷低)，能讓空調負荷錯峰 15%，既減少停電風險，又能讓用戶省電費。

　　四、安科瑞源網(wǎng)荷儲一體化管理系統(tǒng)

　　1.安科瑞智慧能源管理平臺

　　AcrelEMS 智慧能源管理平臺是針對企業(yè)微電網(wǎng)的能效管理平臺，對企業(yè)微電網(wǎng)分布式電源、市政電源、儲能系統(tǒng)、充電設施以及各類交直流負荷的運行狀態(tài)實時監(jiān)視、智能預測、動態(tài)調配，優(yōu)化策略，診斷告警，可調度源荷有序互動、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、調整控制動態(tài)化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲充資源之間的靈活互動與經(jīng)濟運行，為用戶降低能源成本，提高微電網(wǎng)運行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平臺可以接受虛擬電廠的調度指令和需求響應，是虛擬電廠平臺的企業(yè)級子系統(tǒng)。

　　圖1 AcrelEMS 智慧能源管理平臺主界面

　　2.平臺結構

　　系統(tǒng)覆蓋企業(yè)微電網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷-儲-充"各環(huán)節(jié)，通過智能網(wǎng)關采集測控裝置、光伏、儲能、充電樁、

　　常規(guī)負荷數(shù)據(jù)，根據(jù)負荷變化和電網(wǎng)調度進行優(yōu)化控制，促進新能源消納的同時降低對電網(wǎng)的至大需量，使之運行安全。

　　圖2 AcrelEMS 智慧能源管理平臺結構

　　3.平臺功能

　　1)能源數(shù)字化展示

　　通過展示大屏實時顯示市電、光伏、風電、儲能、充電樁以及其它負荷數(shù)據(jù)，快速了解能源運行情況。

　　2)優(yōu)化控制

　　直觀顯示能源生產(chǎn)及流向，包括市電、光伏、儲能充電及消耗過程，通過優(yōu)化控制儲能和可控負載提升新能源消納，削峰填谷，平滑系統(tǒng)出力，并顯示優(yōu)化前和優(yōu)化后能源曲線對比等。

　　3)智能預測

　　結合氣象數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)對光伏、風力發(fā)電功率和負荷功率進行預測，并與實際功率進行對比分析，通過儲能系統(tǒng)和負荷控制實現(xiàn)優(yōu)化調度，降低需量和用電成本。

　　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消耗量，進行同環(huán)比比較，顯示能源流向，能耗對標，并折算標煤或碳排放等。

　　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)負荷和變壓器容量，并和變壓器負荷率進行聯(lián)動控制，引導用戶有序充電，保障企業(yè)微電網(wǎng)運行安全。

　　6)運維巡檢

　　系統(tǒng)支持任務管理、巡檢/缺陷/消警/搶修記錄以及通知工單管理，并通過北斗定位跟蹤運維人員軌跡，實現(xiàn)運維流程閉環(huán)管理。

　　7)設備選型

　　除了智慧能源管理平臺外，還具備現(xiàn)場傳感器、智能網(wǎng)關等設備，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和監(jiān)測產(chǎn)品、電能質量在線監(jiān)測裝置、電能質量治理、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)級的能源管理系統(tǒng)提供一站式服務能力。

　　五、未來可期：清潔能源再多也不怕

　　在雙碳目標推進下，源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制愈發(fā)重要，安科瑞智慧能源管理平臺通過動態(tài)消納、柔性調節(jié)與智能聚合，適配多場景：實現(xiàn)電動汽車夜間低谷充電、午間光伏大發(fā)時反向售電增收，支持智能工廠依電網(wǎng)負荷調整生產(chǎn)節(jié)奏并獲取補貼，還能整合分散的屋頂光伏、小區(qū)儲能及電動汽車形成虛擬電廠參與電網(wǎng)調節(jié)并按貢獻分配收益，某新能源示范城應用后，清潔能源滲透率從 30% 提升至 60% 以上，保障電網(wǎng)穩(wěn)定的同時年減少燃煤 200 萬噸，相當于種 1000 萬棵樹，充分展現(xiàn)了平臺在推動能源利用與低碳轉型中的價值。