中国储能网讯:第十二届中国国际储能大会演讲速记如下:
何光宇:尊敬的各位专家、朋友,大家上午好!很荣幸有机会和大家分享我们在虚拟电厂方面的一些研究和心得。我大概分四部分和大家分享,从背景、关键技术、应用实践和总结四方面。
这个背景大家可能都非常熟悉了,前面各位都提到,我们到2030和2060实现碳达峰,碳中和,这应该是一个坚定的不可逆的趋势。那么,我们认为这么一个过程,实际上是从高碳到低碳,最终到零碳这么一个过程,其实高碳这边,我们以往主要是靠燃煤机组,我们认为燃煤机组实际上能够产生两部分的价值,一部分是电量,一部分是调节电量,新能源能够提供电量,但是调节电量是由谁来提供呢?我们认为是虚拟电厂,我们希望是用以储能为主,包括储能,分布式能源,构成一个调节的主力。
灵活性潜力,我们认为它是广泛存在的,电储能、热储能等都可以看成一个大的灵活性潜力,所以广义上讲,储能固然是非常重要,但是我们说其实各种灵活性潜力都可以看作是储能,就是说我们有各种广义的储能。我们说煤,这其实也可以看作储能,我们把煤放到仓库里,把原料存储起来;水库也是储能的一个形式;你现在说的各种热泵、空调等都可以算储能的方式。
重要的就是说怎么样把这些散的东西聚合起来,一直以来,有一个不一定很成熟的观点,如果储能我们做的能量密度太高,太集中,实际上风险越大。反过来讲,如果有一些技术,你能够把它分散起来,然后再把它聚合起来进行控制运行,这种可能是更加的适合的方法。
(图示)今天主要和大家汇报的是这张PPT中的内容,就像前面所讲,我们说主要的灵活性应该由虚拟电厂来提供,那么虚拟电厂这块应该从挖掘、连接、聚合到可持续。“挖掘”是保证有灵活性可以用,“连接”是保证灵活性随时可用,而“聚合”是灵活性作为一个整体可以来用,最后我们说可持续是灵活性永远可用。下面,我从以上四个方面向各位汇报一下。
在个体灵活性挖掘方面,我们提了一些新的概念,互动智能体,它分为主动感知、主动演化和主动交互三个概念。某种意义上就和元宇宙里的很多概念很像,就是一个智能体自己能够有感知能力,自己的决策能力能够不断演化,它也能够自己不断进行交互。这里面的感知,我待会儿会详细介绍,这里简单说一下演化和交互。交互主要是回答这么一个问题,我如果感知到信息以后该和谁说,该讲给谁听,如果你说要讲给特定的人听,那就会产生耦合,不利于连接和聚合,因此我们认为它应该有一个数据驱动,基于数据域来做这件事情。主动演化是基于行为树理论和自学习理论,能源设备不断推演和进化的过程。
我们提了一套叫“MissU”的技术,在实时、不间断、精准测量基础上,实现电器身份识别、状态识别、事件识别,最终实现用户行为识别。做这部分工作的初衷是实现“从人告诉物”到“物告诉人”,我们称之为“智能2.0”。我们经常做一个比喻,我现在在这里给各位做报告,那么我讲的话是语音,计算机能够识别,那么我们的理念是你所有的电器,小到一台空调,大到一台比如说很大的电机或者说电动汽车、储能电站,所有的电器都在讲话,关键是你能否听懂。既然我们说语音,通过语音识别等自然语言处理技术会知道说什么,事实上电器说话是通过很多电流曲线、电压曲线、功率曲线等等,同样我们需要一套类似于语音识别一样的技术,姑且称之为“电器语言处理”来识别它在讲什么。这里面的第一个前提就是要做到不间断的测量,就是说话不能够一分钟才听一个字,你必须随时不断地听,这就对整个的测量和通信技术提出极大的挑战,要求下面的每一个设备都做到百毫秒级的通信延迟。
我们说整个测量是基础,第二个是做到识别,识别它的目的是为了自动化,就像我们过安检之后,如果有了人脸识别技术,很多需要人的环节就不再需要了,可以实现高度自动化。S是状态,它的目的是为了预测,再下面一个S就相当于是你去做异常事件的识别,目的是为了互动,最后我们做到用户用电行为或用电场景的识别,就是通过各种电器自动感知用户想干什么。
这里举了几个例子,我们说从灵活性挖掘方面,从日常常见的电器讲了三个例子,如果电器能说话,我们就可以做到一个主动的运维,也做到智慧的节电,我们把这个作为我们下面做虚拟电厂的基础。
这里稍微强调一下,实际上刚才这套技术里最简单,但一定不该被忽视的点,就是高速的采集和通讯。我们现在能够做到相比传统的采集,在采集的量级比它提升10倍的前提下,通讯量还要下降95%。当然,它还有其他的一些优势。
刚才是第一点,就是说我们需要有一个基于“MissU”,基于主动感知、主动演化、主动交互的技术,第二点讲的是实际上和我们这种集中式储能不一样的方面,就是我们这种资源特别多,在一个园区里比如说在海南现在正在做这个项目,内部有将近3万个资源正在聚合。其实在没做别的事之前,它最重要的一点就是始终在线,就像微信代替邮件,是因为微信可以永远在线。我们也是一样的,系统应该始终在线,在线容错、在线可维护、在线可扩展。因为你的对象大了以后,什么事情都会有可能发生。
这里面有两个基本的理念,我向大家简单汇报一下:一是异常即正常。我们以前构建任何系统,总是期待任何一个组成部分都能够正常工作,然后整个系统都正常工作。但是在现实世界里你不会接触到不出故障的东西,所有东西都会出故障,所以只有任意的系统出故障的时候,整个系统也能正常工作,这才是可以真正工作的系统。所以我们想表述的概念是正常不是常态,异常才是常态,也就是说我们在构建这么一个大系统的过程中,永远要随时准备失败,但是要保证任何的失败都不会带来灾难性的后果。这在电网里是体现的特别多,你说我们的电网特别的稳定,任何一个电站崩了都不要紧,这就是一种体现。二是系统由子系统生长而来。这对用户侧的虚拟电厂特别的关键,我们说设计固然重要,但是任何的设计是不是只用到现在的技术?是不是只反映你现在的认识?是不是只体现你当前的需求?如果你这么做,系统建成之日就是过期之时,你的系统一定得满足未来的技术、未来的认识、未来的增长,必须像每个个体一样,包括我们在座的每个人,永远是可以持续地长大。
我们在灵活性挖掘和连接之后,第三个就是怎么样聚合地优化运行。我们主要做的是自趋优的能量管理系统,什么叫自趋优?这是我们当时在研究智能电网的时候,写过智能电网领域的首批专著,在专著中我们给智能电网下过一个定义,即具有自趋优能力的电网就是叫智能电网。我们这里把“自趋优”三个字应用于“虚拟电厂”。它主要解决三个问题:一是何为优。我们做什么事情总是想把它做好,怎么做好这就是优,需要一个指标体系来量化。二是什么叫趋优。趋优是代表一个能力,你从当前态怎么过渡到未来态,这是一种趋优。三是自趋优。这代表一种机制,你必须能够有一种机制,使得这个系统自动、自发趋向优化。
所以说,我们提了一套叫自趋优的园区的能量管理系统,它包括了供端的优化、需求端的协同、整体的趋优,这里应该有很多的新概念,比如叫楼宇准线、绿电指数、挖掘、聚合、协同等。这里面有很多理念都是全新的,比如说,很多人提到我们做储能可能比较头痛的问题就是缺乏商业模式,像我们各省做需求响应,可能也只是做几次或者十几次。我们认为一个根本的原因是基于基线的这么一套机制,是自己和自己比,只算苦劳不算功劳,它对挖掘全系统灵活性其实是不利的;而我们提的准线是基于功劳的一种方式,我们主张的需求响应是规模化的、常态化的、轻量化、趣味化的一个方式,如果各位有兴趣可以去搜索一下我们在这块的论文。前面的准线,我们本来是用到整个电力大系统里的,这里把它推广到一个园区里,我们叫基于楼宇准线、绿电指数、低碳分、电量币等等。
我们说已有的做法,因为它本身是一个时间耦合、空间耦合、变化迅速的问题,是一个需要瞻前顾后、左顾右盼才能解决的问题。这个问题我们认为通过求解优化模型来实现园区能量管理,在实际中是不可行的。现在很多说我们做了源网荷储,它往往是抓了几个最主要的东西,我们不是说这不对,只是说这样做有很多潜力没有抓住,可能只抓了一些大的分布式能源资源,负荷侧的比如说几千台空调很难顾及进来。
从本质上来说,海量广域分布式能源资源运行信息含糊不清、运行模式千变万化、运行环境时空耦合、运行目标千差万别,那么如何实现海量个体聚合运行,服务于同一目标呢?我们是将不满意状态定义为事件,事件触发控制,控制反过来消除事件,消除了一切事件的状态必然运行于令人满意的状态,将复杂的多目标优化问题变成单一“消除事件”操作。
最后一个技术,叫常态化可持续运营。我们认为在灵活性挖掘是保证有的灵活性可用,我们说连接是保证总是在线、总是可用,前面的聚合是表明它可以做一个整体可用,真正最终起决定性作用的还是说你是不是常态化、可持续运营,因为毕竟每个系统投入都很大,如果你没有一套常态化的机制,可能比较难做到可持续的运营。刚才已经和各位简单汇报了,我们现在基于所谓的负荷准线的概念,负荷准线基本想法大概是这样的,我们认为在以往的电网时代,这边是发电,那边是负荷。我们经常把它比喻成两个人跳舞,负荷是刚性的,是一个姑娘,很矜持,站着不动,另外一方是发电的,是一个大汉,步履蹒跚,这个舞很难跳,很难平衡。但是随着时代的发展,有了越来越多的新能源,新能源也是调不动的,所以它经常在扯裤脚,舞就很难跳。那么到未来,主体是变成新能源,电力系统平衡应该怎么做呢?现在是发电满足用电,未来可能要由用电来满足发电。也就是说,以往如果都是光伏,如果认为光伏的边际成本都是零,那么可能发电不要钱,但是它没有调节能力,调节能力需要靠用户来。之前我们说现在发电满足用电,未来用电满足发电,但我们后来说这样说太麻烦了,不要这样说,只需要说用可调满足不可调。反正以前是发电可调,未来是用户侧可调,现在是发电里有一部分可调,用户侧像储能、电动汽车是可调,总会是用可调满足不可调。
那么,我们这个准线的概念是从这儿来的,我们把不可调的部分称之为准线,如果你这边可调的部分和它基本一致,那就是做了最好的调节。我们也发表了系列论文,也做了很多实际的研究,如果各位感兴趣,期待和大家一起做这方面的研究。因为这个事情我们认为一定是为了整个社会、整个产业链服务,它期待通过这种机制的服务,真正为储能产业或者虚拟电厂建立一种常态化、可运营的机制。并且它非常的讲道理,我们说过这么一种机制本来是算功劳,不是算苦劳。当然,从这个机制出发,我们也在做进一步的研究,期望在电力市场方面也有一些小的突破,这里就不再赘述了。
这是我们的流程,重点是四个词:规模化、常态化、轻量化、趣味化,我们取首字母“SPEAR”,称之为“spear一样的需求响应机制”。大家如果感兴趣可以看我们在电力系统自动化发的一篇微文,详细介绍了这个想法。
因为这个项目有几块,第一块是作为国家的重点研发计划,我们也是去年立项,明后年能够结束,我们在上海和陕西做了一个工业园区,同时我们也是南方电网的重点项目,这相当于是在那边做的一个示范。这里面应该说是源网荷储都有,它的特点可能和其他地方做的不一样的方面,就是用户侧做的特别多,基本上把园区里的每一台电器全部接入进来了,所以整体智能用电终端可能有超过5000个,同时我们也还希望这个示范项目能够起到一个培训的作用。
这里面最主要的思想就是右下角这张图,我们说从能源到能源+信息,再到能源+信息+社会,最后做到友好交互平台,最终实现价值,这也是我们的新理念。如果是做用户侧的系统,一定不是避开社会系统只谈能源系统,一定要通过信息系统把能源系统和社会系统有机融合起来,这个系统才能真正发挥它的价值。
这是我们在另外一个高校做的以需求响应为主的示范,这个项目里主要检验了两个东西,一是检验我们这套通讯的技术,我们现在用了一种新的技术,基本上每个房间只要一个设备就能够自组网地连接起来,我们主要是检验它的稳定性。这样做可以极大的降低运行成本,也极大的降低安装成本。同时,我们也在检验这套算法本身,就是我们前面讲的怎么样保证自律性和一致性。
我们有了一些其他的成果,这里就不介绍了。
最后,向各位做一个简单的总结。项目主要是从四个方面开展,首先是从个体灵活性的挖掘方面,因为我们前面开篇就提到整个虚拟电厂主要是提供调节能力,那么第一点是保证有灵活性可以用,我们的特点相当于是从互动智能体或者从人工智能和元宇宙的角度做了进一步的挖掘,这也是我们的工作和别人工作显著不同的地方。在这点基础上,连接主要是保证它始终在线,有强烈的在线性。第三是聚合,可以作为整体协同化。最后我们也是在机制方面做了一些探索,希望能够得到大家的支持和鼓励。
谢谢大家!