分层分区动态调控模式，探索台区云储聚合建设技术新路径！

科技 2024-10-29 08:15 浙江

导语

台区云储聚合作为新型储能应用的又一崭新产物，在已经明确其商业模式具有可行性的基础上，社会资本的下一步自然应当转向规划建设。本文立足于社会聚合商的视角，深入剖析台区储能的并网接入和聚合采集通信组网方案，同时探讨未来台区云储聚合可能的调控模式，并创新提出契合其运行特性的云边协同系统技术架构，以期推动台区云储聚合技术的实践落地。

台区云储聚合并网接入

台区储能通常安装在配电变压器所在的低压侧，并综合台区接线方式、馈线长度、负荷分布特点、台区已有供电问题、场地等各项因素考虑，对储能系统接入方案进行设计。

图1 台区储能聚合并网及通信接入示意

如图1所示，储能系统并网点应选择在台区计量表箱后端，并网点配置控制开关，同时安装双向电能表，对储能充、放电量进行精确计量。

此并网方案的设计有三个特点：一是最大化台区储能在配网局域调峰、改善供电电能质量、提高供电可靠性等方面的作用；二是在10kV配电网故障或停电的情况下，可以断开台区侧控制开关，实现孤岛运行，通过储能为台区提供短时应急供电；三是在储能系统发生故障时，也可以在不影响台区用户用电的情况下断开台区储能侧开关进行运维检修。

为了聚焦，笔者在《台区储能的新发展，「云储聚合」将驱动哪些商业新机遇？》一文中，将“云储聚合”框定在台区储能，但在实际聚合中，聚合商也可以考虑将台区内用户内部的分布式储能纳入其中。

台区云储聚合通信组网

台区云储聚合由社会资本投资，采集通信无法像由电网自己投资的传统台区储能那样直接复用用电采集系统的载波和专网通信通道，而只能另辟蹊径采用其他通信组网方式。

在实践中，建议采用具有边缘计算能力的智慧能源终端采集通信组网方案，如图1所示。方案中智慧能源终端南向通过RS-485/CAN接入电能表、多功能表、控制开关、储能变流器PCS和储能电池管理BMS通信等终端设备，北向通过4G/5G和加密模组与云端通信，实现电能计量、数据采集、边缘计算及控制指令下发等。如果台区云储同时聚合了用户侧储能，其通信组网也可以通过智慧能源终端进行组网，实现用户侧的储能系统、用电负荷及分布式能源的数据采集和控制。

这种组网方案的优点在于其不但满足了电网关于配电台区的网络通信安全要求，又能在智慧能源终端与云端平台失去联系的情况下独立运行，继续保证台区平衡自治的需要。

分层分区动态调控模式

由于台区云储聚合的台区储能、用户侧储能数量规模大、地理分散、区域分布不均，影响储能控制策略的因素繁多且随机性强，因此台区云储聚合的调控颗粒度、精细化要求苛刻，传统单一的单级聚合控制方式难以确保调控效果及准确性，仅采用分布式控制又阻碍多区域间能源互补特性的发挥。

在实践中，笔者参照虚拟电厂“分区聚合、分层控制”的思想，提出了未来台区云储聚合分层分区动态调控模式设想，如图2所示。

其中，分区是指电网将大规模分布式储能资源按照台区、配网区域划分，进行分布式管理，再通过聚合商，实现区域间协调互济；分层是指按照电网层、平台层、台区层、用户层的层级结构划分，一方面实现分布式储能资源由下到上的聚合，变分布为集中；另一方面又自上而下进行分布式储能可调节能力的统一调度，变无序为有序。

图2 台区云储聚合分层分区调控模式

在台区云储聚合分层分区调控中，各层的调度关系如下：

电网层，即电网根据获取的台区、配网、主网等电网运行数据，向各台区云储聚合商发出台区平衡自治、跨区协调互济、主网调峰调频等调节需求。在电力市场环境下，主网的调峰调频等电网调节需求可以在电力现货、电力辅助服务等市场通过交易方式，让聚合商主动参与，以此激发交易市场动力，提高分布式储能聚合参与电网调节积极性。

平台层，即台区储能聚合商通过平台汇集各台区储能系统的可调节能力去参与电力现货、辅助服务等市场交易，再根据交易结果或电网调控指令，通过台区侧智慧能源终端向台区储能、用户侧储能分配调节功率或下发调控策略。

台区层，分为日常台区平衡自治和市场交易响应两种场景。日常台区平衡自治是指为保障配电网运行安全和促进台区清洁能源就地消纳，台区储能根据预置策略，实时参与台区问题处置；市场交易响应是指台区储能根据平台分配的调节功率或下发的调控策略参与电网运行调节。

用户层，与台区层类似，也分为用户平衡自治和市场交易响应两种场景。用户平衡自治是指实现峰谷套利和提升用户电能质量，用户侧储能也需要根据预置策略，实现用户微网的平衡自治；市场交易响应则是用户侧储能根据平台分配的调节功率或下发的调控策略参与电网运行调节。

综上，分层分区动态调控模式可以将分布式储能以动态聚合的形态进行分层调度管理，将区域内的储能资源“变分布为集中，变无序为有序”，实现分布式储能的最优化调度管理。

云边协同系统技术架构

台区云储聚合平台系统需要时刻监测台区配变设备状态、线路负载、功率因数等情况，实时动态调整台区储能系统的运行，以快速应对各类台区问题。而传统集中式云计算技术架构不太适用：

一方面，大量的台区运行数据传输到云端，网络带宽资源开销极大，且存在网络延时；另一方面，台区问题的处置需要高速的实时计算，如果汇集在云端统一处理，算力需求大，对于云端计算能力要求高。

因此，建议构建云边协同的云储聚合平台系统架构，如图3所示。将台区储能聚合调控的部分计算能力下沉到边缘端的智慧能源终端，在边缘端完成采集数据的预加工、预分析，将台区平衡自治等需求在边缘端解决，可以降低网络开销、减轻云端的负荷，减少延时，实现快速响应。

图3 台区云储聚合技术框架

由图3可以看出，台区云储聚合平台系统核心在于云端平台和边端智慧能源终端。云端平台，具有中枢作用，向上接收电力调度的调度指令或者参与电力市场交易，向下与边缘端智慧能源终端协同实现台区储能的分布式控制。

同时，平台具有高度智能化决策能力，其核心功能包括储能聚合管理、智能预测分析、电力交易决策和储能运行策略、智能运维和储能建设规划等。边端智慧能源终端，一方面负责台区侧储能、配电变压器或者用户侧储能、负荷、分布式电源的运行状态数据实时采集和汇聚，同时进行可调潜力分析与上报，接收云端平台下发的调控策略，实现与云端平台的交互；另一方面基于调控策略，通过控制指令下发、状态感知、偏差评估、偏差控制的循环，实现对储能系统的精准调控。

在台区云储聚合的云边协同技术架构中，系统通过“云边协同”、“边端自控”的多层级协作，化集中为分布，实现复杂信息的高效处理。

结语

本文在深入探讨台区云储聚合并网接入和采集通信组网方案的基础上，参考虚拟电厂“分区聚合、分层控制”的思想，提出了一种分层分区动态调控模式及适应其运行特性的云边协同系统技术架构，旨在为社会资本参与台区云储聚合建设运营提供技术参考。后续笔者将基于分层分区动态调控模式与读者进一步探讨台区云储聚合参与电力市场交易的运营策略，敬请期待。

【参考文献】

[1] 周颖, 龚桃荣, 陈宋宋, 石坤, 杨世海：面向新型电力负荷管理的分层分区动态调控架构展望电力信息与通信技术 2023年第4期

[2]李彬，田珂，陈淑娇，祁兵，陈宋宋：面向新型电力负荷管理的多层级动态调控方案设计与技术研究内蒙古电力技术 2023年第5期

审阅：王平喜

作者：邓庆安

部门：朗新集团综合能源业务部

END

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