中国储能网讯：11月9-10日，由中国化学与物理电源行业协会主办的首届中国新型储能产业高质量发展大会暨全国虚拟电厂及需求侧响应高层研讨会在山东济南喜来登召开。

大会聚焦新型储能可持续高质量发展，针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨，分享可持续政策机制、资本市场、新型储能系统集成技术、供应链体系、商业模式、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。

来自电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的150家产业链企业，322位嘉宾参加了本届大会。大会通过主旨演讲、高峰对话等环节深入交流探讨。

大会组委会邀请国网山东省电力公司电力科学研究院专业首席工程师刘萌分享主题报告《空气源热泵负荷聚合调控技术及应用》。以下是发言主要内容：

刘萌：尊敬的各位领导，各位专家，各位同仁，下午好。我演讲的题目是《空气源热泵负荷聚合调控技术及应用》。

首先汇报一下研究的背景。

国家提出“双碳”战略目标，新能源发电迎来飞速发展。电力系统的特点是发电与负荷的实时平衡。新能源发电具有随机性、波动性特点。电力供需平衡成为行业难题，亟待解决。

传统电网的平衡模式主要是“源随荷动”，随着火电占比的大幅下降，新能源发电不确定性强，势必向“源荷互动”模式转变，负荷参与电网调控是必然的趋势。空气源热泵以极少的电能吸收空气中大量低位热能，输送到楼宇房间，达到供暖或者供冷的目的，必须非常广应用的空间。我们这个建筑楼宇，包括空间热泵整体输送的水循环系统，具有一定的特性，可在削峰填谷中发挥重大的作用。如果利用空间热泵，参与电网的辅助服务市场，可以获得调峰的收益，盈利模式相对比较稳定。空前热泵符合参与电网的调动，也面临着很多的技术难题。第一个挑战空前热泵负荷模型，负荷优化调动的基础，是参与需求侧的基础。为对楼宇空调进行精细化空调进行精细化建模或模型的参数无法获取，进行优化控制或者进行参与电网的调控。供冷也好，大多为实现优化运营，没有在用户“无感知”情况下，充分利用楼宇蓄冷蓄热能力实现优化控制，不影响用户舒适度。优化节能，结合电力现货市场指令峰谷电价、楼宇冷/热供应能耗特性等因素。尤其对于空气源热泵来讲，现在在山东大部分好多住楼房的情况，热力公司的供暖到不了那个地方，很多选空气源热泵供暖。供暖运营商对于他们公司来讲，他收到的就是采暖费，他们的付出就是电费。如果我这个优化节能做的不足够的话有可能就是亏损的。全省山东收集了500多家的小区，大多处于亏损状态，甚至好多无法运营下去了，就要开始否定这种供暖方式，可能要采用其他的，或者是想要做相应的改变，他们认为是空气源热泵不节能，实际上他们是对于空气源热泵这个控制是欠缺了解。因为大多数空调厂家，卖空气源热泵只关注单台的效果。对于一个小区来讲，我可能一台热泵是带不起来这些供暖，我可能需要十台、二十台甚至三十台，这样整体的空气源热泵对这个小区整体进行一个供暖。整体这个控制策略如果它没有相应的空调厂家也是不了解的，只对单个热泵控制是比较了解的。对于整体性能，就整体的控制，可能无法做到相应的优化控制。我们现在目前接受的最大的一个负荷，是临沂的一个新区，是17万平小区，总共有89台热泵，每台热泵差不多30多千瓦，整个负荷是3000瓦左右，和分布式光伏整体体量是差不多大的。它的整体一开始是处于亏损的状态。

第三个挑战，空气源热泵负荷优化方法现在研究的也很多了。但是整体都是处于理论研究阶段，很难在现实中进行规模化的推广，目前好多电网尤其国网那边从国调统一的重点工作，来推动各个网都来建源网荷储多元协同平台。他们实际上接入的可调节负荷的数量还是有限的。为实现负荷的规模化直接调控。

我们这个项目组创新性的构建了空气源热泵负荷的规模化电网，突破了负荷精细化建模，以及电网直接调控的关键技术，有效促进了用户侧的节能降耗。

下面介绍一下项目的原理及创新性。项目的整体构架是这样的，大多数目前对于符合参与电网的调控都是从上往下研究。具备符合什么样的特性，把它纳入到电网调控中，实际好多对底层的负荷了解的并不是那么的准确，可能导致好多策略离实际的现实有偏差。我们这个项目组是从下往上研究，我们首先了解一下这个负荷它的工作特性是什么样的，整体的供电的约束是什么样的。在这个基础上提出一个有利于他们不影响供暖的基础上，设定一个控制策略，在这个基础上，再把所有这些负荷都接到一个聚合平台上。为什么接到一个聚合平台上来来呢？对于点暖来讲是很小的，我电网是看不见的。那我中间一定要有一个中间沟通的桥梁，这个沟通的桥梁这两天好多专家讲的叫虚拟电厂也好，叫负荷聚合商也好，一定有这样的平台管理底下的平台。针对对接的就是我这个虚拟电厂，他来管理好多下面可供的，可调节的负荷。当然对于我们今天讲的，主要对的是空气源热泵负荷。

我们对应的几个创新点，一个是空气源热泵负荷精细化建模，我们提出了分布式楼宇空调，当然也包括了夏季制冷的中央空调，中央空调大家之前也不大了解。我们家用空调大家都比较了解，一个空调的功率大约只有两三千瓦。现在大部分市区里大型的楼宇都采用中央空调进行制冷，他们的主要功率设备一般都在大楼的地下室，单独的一个房间里，用一个大型的空调设备，统一把这个水，制成冷水。我们在房间里调的冷水，实际上是冷水送到我们房间之后，我们调的是房间整体的相当于对它进行调节。真正的大型设备都在统一的一个地下室。当时我们山东电科院的楼宇，我们当时也进行了这样一个改造。整体的是什么情况呢？总共是19层的大楼，总共有3栋楼，整体都在我们楼下进行这样一个制冷。我们设备总共有4台空调主机，有两用两备。夏天不是特别热的时候一台主机进行供冷就可以了，最热的时候需要两台。这台主机的功率大约是454千瓦，大约是这样的一个数量级。空气源热泵它的工作原理和中央空调差不多，也是冬季制成热水。夏季带风机盘管的就制成冷水就供冷。对我们电科院的空调来讲，我们现在对它进行改造。可以从远程，一个是控制器的调节，另外对它前面的开关进行相应的调节。我们建这个平台的主要目的就是验证整体搭建这个模型的准确性，模型是调度和控制的基础。我们当时验证了这个模型三个小时内，我对功率调节之后，对室内温度的一个表现，当然这个室内温度我们是采了两个房间的样本，不可能每个房间都来布置这样相应的策略。这样的话它的精度能达到99%，这样的话这个精度对于我们实际电网调控或者它的优化调控都是非常可观的。

第二个创新点，就是空气源热泵负荷柔性控制策略的设计，这个对于的是单个一个楼宇，在这个模型的基础上，可以充分利用它的这个模型，利用外界的输入整体的天气条件，还有峰谷电价，另外现货市场指令，在这么多约束情况下，我怎么样来实现自己单个负荷的优化运营。其实现在空气源热泵供暖，市面上大部分都是根据回水的温度来控制我这个负荷，相当于刚才我这个回水温度，如果是温度太低的话，可能我外面热负荷需要很大，多开两天。如果是水温太高的话，证明我的热泵开的足够多。大体上是这样的。但这个会导致整体室内的温度控制的不准确，有可能尤其是末端暖气片，或者地暖的，我这个温度无法进行限制，有时候考虑了整体的供水环节，相当于大的惯性环节，我觉得控制还是挺难的，相当于室内温度会有一个比较大的范围变化，这样的话就没法做到节能，尤其对于供暖运营商来讲，室内温度过高的话，造成我能量的一个浪费，相当于电费要交多了。如果室内温度控制的过低，可能供暖的这些用户他们可能就不满意，来年再收采暖费，可能就会有相应的难度。

我们第二个创新点，就是对于一个楼宇来讲，我们设定的一个控制策略，相当于可以精准的实现我室内温度的这样一个精准控制。当然再加上其他约束的话，我室内温度假如说人的体温感知是可以由一定范围的，我可以充分利用蓄冷蓄热能力，来实现成本的最优化。相当于我可以多用谷电，少用峰电。同时室内温度用户还没有太明显的感知，这样的话我就可以实现单个负荷的优化运营。

第三个创新点，相当于负荷聚合平台，供暖平台，之前讲的都是单个负荷，这个负荷供暖，运营商可能是管了二十个小区或者三十个小区，自己优化运营或者智能运营的角度来说，他们有动力，自己建这样的一个平台，可以实现无人值守，或者提高运维的效率，我从远程就可以实现每个小区运维的管理。底下运营了二十多个小区，完全可以从公司的大屏里实现每一个小区，我供暖的参数的一个监控，同时我也可以从远程对所有的控制器这些参数进行调整。它走的这个渠道，通过上阿里云的方式，电网的调动平台对接起来，相当于供暖聚合平台，又具备了虚拟电厂，或者是负荷聚合商整体的功能，和电网对接要参与电网直接调控的话，要报我整体可调节的，如果一个指令下来了，我需要把这个指令分解到各个小区，我整体的对用户供暖不造成影响，它的目标肯定是能够使自己的收益达到最大化，第三个创新点的工作，就在于进一步扩展了它负荷聚合平台的功能，电网公司控制中心下达的指令，一个指令下来，一直贯穿到每个小区，实现了这样的一个试点，也上了山东的新闻联播。

现在汇报一下技术的先进性。这是我们相应的一个团队做的成果，有发明专利，相应的参与了国网的符合参与电网调控的标准，当时国调一下做了13项行业标准，参与制定了其中的六项编制。国内外对比是模型的建模和参数优化，我们也是通过实际数据验证了预测的精度还是很高的。同时对于楼宇负荷的优化控制，现在我们是以实际的数据，不同的小区，当然情况也不一样，整体效果来说，能够达到运营成本节省10%以上，这10%包括远程云控的精细化供暖，另一部分是优化控制的效果。整体来讲10%以上。实际上单个小区有的优化节能甚至超过50%，这样就会使很多的负荷聚合商底层的就能够生存下去的。第三部分，楼宇空调负荷精准调控，对山东电网来说是可以参与现货市场，是具有一定规模的。如果单个楼宇最大的是接触3个MW，对电网来讲是肯定不满足注册要求的，一定是以负荷聚合商的形式在电网中进行负荷。而且负荷底下所有这些负荷都归它来，不需要考虑我整体的收益，在跟每一个小区来进行利益分配，那也是挺难的一件事情。山东应该是10MW调节超过两万小时，这样的话就可以满足注册的要求，现在文件办已经有了相应的文件了，现在有相应的主体的负荷。

下面汇报一下实施的效果和适用的范围。现在目前我们做完试点之后，也在全省推广寻找相应的负荷聚合商，我们一定不是单个的负荷，负荷聚合商假如说具备这种调控的能力，而且规模达到了，这样就可以纳入到电网这个平台上来。现在目前整体应用是在威海、东营、烟台，整体的实现楼宇空气源热泵。空气源热泵目前已经接入50MW，电力公司内部好多这种市县公司，都是采用楼宇空调进行供冷或者供暖的。我们自己内部因为是光纤通达的，我们之前是做了一个小型的示范，电科院的网约平台，把所有的楼宇空调通过光纤都聚合到中科院，这样我们想起到一个示范的效果，目前已经是接入了十家公司的楼宇空调。对于清洁供暖的小区，目前供暖面积已经是120万平米，相应的这些底层的手段，在集成电子，上曾有相应配合建设的平台。

未来，我们的推广思路是这样的。首先，我们还是要把山东电力公司内部的这些67家具有较好控制潜能的空调，完全接入到我们网约平台上去，实现对上层的调控中心，一直对着底层每一个大型的楼宇，我们已经把这个信息全部收集上来了，具备的调节能力可以达到28.7MW，这样的话我们可以很好的验证相应的技术，为社会上的这些聚合商提供技术的指导。

目标用户，面积超过2万平米的集中式工商业和民用供暖用户。以山东电网为例，现在我们统计，山东的这种供热或者供冷站应该不少于3000个，调节能力达到千万GW级别。目前容量还是比较少，差不多是5万到10万的样子，但是目前来讲我们认为可以直接调控的规模还是非常可观的。这里面有一个概念，需求响应可能有一部分是电网公司或者政府，主要是政府给一个电价，用户根据自己特性进行相应的响应。什么时间响应，响应多少量，可能对电网调控来说还是一个位置的。我们这个成果，是对这种稍微大型一点的用户，聚合起来对它进行直接调控，签订并网调控的协议，正常情况下我们是根据它报的量之间进行调节。相当于对于负荷聚合商整体对于自己负荷的评估能力，还有整体指令分配能力还是要求非常高的，当然这也是我们高校还有电科院在推动的，可以和这些负荷聚合商进行相应的技术或者成果转换。

目前这些经济效益简单说一说，相当于是增加了电网的调节能力，未来有政策了，我可以实现新能源的下那，目前的政策主要是防止气峰气光的新能源消纳，当然我们聚合起来了，完全也可以接受需求响应相应的平台的调控。目前我们调控的响应指令的级别是分钟级，现在差不多5分钟从调控中心下指令，当然这中间涉及到多层之间他们信息的交互，这里面不是通道限制了相当于传输的速率，各种白天的读取，各种逻辑都可以优化，在目前这种情况下达到一分钟级是没有问题的。目前这个层级完全是可以参与电网的调峰，如果是能达到分钟级可能参与AGC就可以了，如果到秒级的话甚至可以参与电网的调频。如果采用光纤的程度，就可以为电网的安全稳定做相应的贡献，相当于我这个负荷可以起到跟发电一样的作用。

我的汇报结束了，谢谢。