淺談虛擬儲能系統(tǒng)與分布式光伏儲能協(xié)同優(yōu)化策略

摘要：隨著全球能源結構向低碳化、智能化轉型，分布式光伏發(fā)電的大規(guī)模并網(wǎng)給電力系統(tǒng)帶來了新的挑戰(zhàn)與機遇。本文深入探討了虛擬儲能系統(tǒng)（Virtual Energy Storage System，VESS）與分布式光伏儲能的協(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)運行成本、增強系統(tǒng)靈活性等方面的關鍵作用。通過理論模型構建、技術方案比較和實際案例分析，本文系統(tǒng)闡述了虛擬儲能與物理儲能的互補機制，并提出了面向不同應用場景的協(xié)同優(yōu)化方法。研究結果表明，虛擬儲能與分布式光伏儲能的協(xié)同運行能夠顯著提高能源利用效率，降低碳排放，為構建新型電力系統(tǒng)提供重要技術支撐。

關鍵詞：虛擬儲能系統(tǒng)；分布式光伏；儲能協(xié)同優(yōu)化；微電網(wǎng)；虛擬電廠

引言：能源轉型的新機遇

在“雙碳"目標的推動下，可再生能源的快速發(fā)展為能源系統(tǒng)帶來了新的挑戰(zhàn)與機遇。分布式光伏的普及使得電力供應更加清潔，但其波動性和間歇性也給電網(wǎng)穩(wěn)定運行帶來了壓力。如何利用分布式光伏與儲能系統(tǒng)，實現(xiàn)能源的靈活調度與優(yōu)化管理？虛擬儲能系統(tǒng)（Virtual Energy Storage System, VESS）與分布式光伏儲能的協(xié)同優(yōu)化，正成為行業(yè)關注的焦點。

1.什么是虛擬儲能系統(tǒng)？

虛擬儲能系統(tǒng)（VESS）是一種通過智能算法和需求側管理技術，將分散的、可調節(jié)的電力負荷（如空調、電動汽車、工業(yè)設備等）聚合起來，模擬傳統(tǒng)儲能電池的充放電行為，從而提供靈活的電力調節(jié)能力。相較于物理儲能，VESS具有投資成本低、響應速度快、資源利用率高等優(yōu)勢。

2.分布式光伏+儲能的挑戰(zhàn)與機遇

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)模應用。而虛擬儲能系統(tǒng)的引入，可以與物理儲能形成互補，通過需求側響應、負荷轉移等方式，提升系統(tǒng)的經濟性和穩(wěn)定性。

協(xié)同優(yōu)化的核心價值

提高光伏消納率：通過VESS的動態(tài)調節(jié)，減少棄光現(xiàn)象，利用可再生能源。

降低儲能投資成本：減少對物理儲能的依賴，優(yōu)化資源配置，提高整體經濟性。

增強電網(wǎng)靈活性：快速響應電網(wǎng)需求，參與調峰填谷、頻率調節(jié)等輔助服務。

提升用戶收益：通過峰谷電價套利、需求響應補貼等方式，降低用電成本。

3.應用場景與案例

3.1工業(yè)園區(qū)能源管理

在工業(yè)園區(qū)，分布式光伏+儲能+VESS的協(xié)同模式可以優(yōu)化生產用電，降低峰值負荷，減少電費支出。例如，某工業(yè)園區(qū)通過虛擬儲能調度空調、水泵等柔性負荷，年節(jié)省電費超20%。

3.2微電網(wǎng)與智能社區(qū)

在微電網(wǎng)中，虛擬儲能可以與戶用光伏、家用儲能電池協(xié)同運行，實現(xiàn)社區(qū)內能源的自給自足和優(yōu)化交易。

3.3電力市場輔助服務

VESS可以聚合大量分布式資源，參與電力市場的調頻、備用等服務，為運營商創(chuàng)造額外收益。

4.安科瑞虛擬儲能系統(tǒng)與分布式光伏儲能協(xié)同優(yōu)化解決方案

4.1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

4.2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

4.3平臺功能

4.3.1.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。

4.3.2協(xié)調控制策略

通過優(yōu)化控制儲能和可控負載提升實現(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)化后能源曲線對比等。

4.3.3.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。

4.3.4.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。

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。

4.3.6.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。

4.4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。

5.結語

虛擬儲能系統(tǒng)與分布式光伏儲能的協(xié)同優(yōu)化，不僅能夠提升能源利用效率，還能降低碳排放，推動綠色能源的高質量發(fā)展。對于企業(yè)、園區(qū)、電網(wǎng)運營商而言，這是一次降本增效的機會；對于社會而言，這是邁向可持續(xù)未來的重要一步。

參考文獻

[1] 汪宇文，王金玉.一種基于網(wǎng)絡通信的有序充電控制系統(tǒng)及方法

[2] 姚明明，張新，楊培宏，等 . 基于改進風光場景聚類聯(lián)合 虛擬儲能的源網(wǎng)荷儲低碳優(yōu)化調度

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版