中国储能网讯：6月19—20日，由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会联合江苏省电机工程学会、全国微电网与分布式电源并网标准化技术委员会、中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司等单位联合召开的“第三届全国电网侧暨用户侧储能技术应用高层研讨会”在苏州市太湖假日酒店举行。来自电网公司、设计院、系统集成商、电池生产企业、投融资机构等单位的280余位嘉宾出席了本次研讨会。

会议期间，清华大学电机系特别研究员程林分享了主题报告《基于广义储能资源的虚拟电厂关键技术研究》，以下是演讲全文：

程林：很高兴又一次参加主办方举办的储能会议，储能大会我记讲的是能源互联网，清华大学从2015年初成立能源互联网创新研究院以来，四年多时间，我们进行了大量卓有成效但也是困难重重的探索。今天更多交流的是我的一些心得体会以及近期的一些思考，可能不是很成熟，请大家批评指正。

我的题目是《基于广义储能资源的虚拟电厂关键技术研究》。充分利用可再生能源是实现能源可持续发展的普遍共识，能源发展不可阻挡的趋势。而电能作为一种特殊的能源形式，优点非常多，与其他能源形式相比最大的差异在于电是需要瞬时平衡的，电一旦发出来就需要用掉，巨大的能量必须在任意时刻保持供需平衡，而电能规模化经济存储手段有限，储能的安全性、可靠性和经济性都亟待突破。

因此电力系统需要保持足够的灵活调控能力（调峰调频）和备用容量，保证发供平衡。过去的思路基本上是电源跟随和满足负荷的需求，也就是负荷的变化或者说负荷的波动，或者说系统扰动和故障都由电源来承担，基本思路是调节水电、火电等常规电源满足负荷需求

在新的形势下，大量的新能源集中和分布式接入，一方面挤占了常规火电容量，降低了灵活性供给，另一方面风电、光伏本身的波动性、随机性，需要电力系统提供波动平抑和调峰调频需求，增加了灵活性需求。

我们知道电网实际上不生产也不消费（除了网损）能源，只是连接电源和负荷。新形势下电源侧已经没有太多的调控能力，我们提的解决思路是挖掘负荷侧资源（分布式电源、储能、可控负荷）为电力系统提供灵活调控能力。

如何挖掘负荷侧资源，我们提出广义储能资源概念，也就是说我们的目标还是储能，但是这个储能资源不能局限于实际储能资源类型，例如电池储能、飞轮储能、超级电容储能等电力储能设备，我们还需要涵盖更多的虚拟储能资源类型，包括蓄热式电锅炉、电动汽车、楼宇建筑等多种DER资源。广义储能资源，这个“能”不是电能，是所有的能源，冷能、热能、电能、气能、蒸汽这些都是有储能特性的，所以这才是我们真正努力拓展的环节。

广义储能资源类型很多，可以从不同的分类，比如按照能量互动方式可以分为单向互动和双向互动，按照调度响应方式可以分为可转移负荷、可平移负荷、可削减负荷，按照用户及设备类型可以分为工业负荷、商业负荷、居民负荷。

广义储能资源类型多特性复杂，首要问题就是如何建立通用化、面向大规模广义储能资源的模型。我们根据广义储能资源的响应特性和激励策略来建立广义储能的模型。按照广义储能资源的响应特性划分为可平移负荷、可转移负荷、可削减负荷。可平移负荷要考虑连续性约束和时间约束，可转移负荷要考虑功率约束、能量平衡、爬坡率约束和时间约束，可削减负荷要考虑削减率约束、时间约束、时间连续性约束、爬坡率约束、回弹特性约束等。

广义储能资源的激励策略模型是要考虑市场要素、用户参与和意愿都等因素，包括基于电价模式、基于合同约定模式、需求侧竞价模式、有序用电模式等。

广义储能资源因为主要关注用户用能行为特性，用户用能行为复杂多样、时空不确定性、多能耦合，需要通过对社会能源系统进行大数据挖掘以获取用户用能行为特性，进行调控潜力分析。

调控潜力分析是广义储能资源关键问题和难点，目前已有部分研究成果。一种思路是从统计局、国家地区层面自上而下进行统计分析，相对来说过于宏观，适合于定性研究。另外一种思路是在微观层面对用能物理特性进行分析，由于用户用能种类繁多，特性复杂，实施比较困难。还有通过弹性系数法进行估计的，结果冗余性比较大，需要修正才行。目前研究要么过于宏观，要么过于微观，而电力系统真正需要的是达到一定聚合度，能够被电网所调控，具有一定规模达到兆瓦数量级的调控资源，因此我们提出了基于非侵入负荷监测+弹性系数+特性矫正相结合的调控潜力分析方法。

调控潜力分析还需要考虑广义储能的不确定性，用户行为特性、储能本身的特性、市场和政策、场景运行模式都存在较多不确定性，可以通过社会成本、多场景分析、模糊分析、概率分析、区间分析等方法来进行不确定性的处理。

考虑广义储能资源的价值在于真正能够做到经济性提升。经济性提升主要体现在灵活调控能力提升、最大负荷功率下降、峰谷差变小，通过与电网互动和优化运行，可以延缓配电网改造投资、提升设施利用率、减小设备冗余。目前储能的经济性还是不足以支撑可持续发展，通过电网与用户互动价值的挖掘，可以为用户和电网都带来价值提升。

广义储能资源一定程度的聚合才可以实现与电网互动，而虚拟电厂就是一种实现广义储能资源聚合的最佳形式。虚拟电厂不需要改变每个分布式电源的并网方式，而是通过先进的控制、计量、通信等技术聚合各类分布式电源，并通过更高层面的软件架构实现分布式电源的协调优化运行， 更有利于资源的合理优化配置及利用。

虚拟电厂分为市场型和技术型，国内外已经开展了前期基础研究和示范应用，2011年丹麦EDISON项目示范了电动汽车虚拟电厂，开展了电动汽车的汇聚管理软件、通讯、终端装置的示范工程。2010年日本Yokohama智能社区示范了电池储能虚拟电厂，研究了分布式电池储能单元汇聚管理，向电网提供调频、削峰等辅助服务。2012年德国 Vattenfall示范了居民负荷虚拟电厂，与用户签订供热合同，将热泵、微型燃气轮机通过通讯和控制系统接入虚拟电厂。但虚拟电厂要真正做到可持续推广，一定要有很好的经济性，用户、电网都共同获益。

我们在重点研发专项的支持下，研发多能互补分布式能源综合管控系统，希望将广义储能资源进行聚合实现虚拟电厂架构，通过泛在电力物联网平台支撑虚拟电厂的运营。

此外在国家电网总部科技项目支持下，国网冀北电力公司牵头开展了“能源互联网环境下的多主体多能虚拟电厂关键技术研究与示范应用”项目，2019.1~2021.12，包括复杂场景下虚拟电厂多目标资源优化配置和评估技术、协调差异化灵活性资源参与多种辅助服务的虚拟电厂多时间尺度调控技术、支撑虚拟电厂各类资源的联接聚合和运维管控的信息技术架构、能源互联网环境下虚拟电厂内部多元主体的利益均衡和效益分配、基于物联网云平台和微服务架构的多层级、多主体、多接入方式的分布式应用架构等关键技术和难点，目前还是在做一个前瞻性技术研究和探索。

基于广域储能资源的虚拟电厂最终成功，需要两方面的支撑。一方面是泛在电力物联网实质性推进和深入，电力系统发展目前最大的瓶颈是对分布式电源可观可控能力差，态势感知不足，基于广域储能资源的虚拟电厂是泛在电力物联网最佳应用场景之一。另一方面是电力市场深化，2017.11《完善电力辅助服务补偿(市场)机制工作方案》鼓励储能设备、需求侧资源参与提供电力辅助服务，允许第三方参与提供电力辅助服务；2017.9《关于开展电力现货市场建设试点工作的通知》选择南方（以广东起步）、蒙西、浙江、山西、山东、福建、四川、甘肃等8个地区作为第一批试点，2018年底前启动电力现货市场试运行。

泛在电力物联网实质推进，电力市场的逐步放开，中长期电量交易、现货交易、辅助服务竞价上网等工作的陆续开展，基于广义储能资源的虚拟电厂市场也将逐渐可持续推广条件和前景。谢谢大家！