隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，大規(guī)模分布式源儲(chǔ)、電動(dòng)汽車及充電設(shè)施的出現(xiàn)，電能質(zhì)量領(lǐng)域面臨著擾動(dòng)問題復(fù)雜化的新挑戰(zhàn)。深化電力體制改革后出現(xiàn)的3500家售電公司，直接改變著電力交易市場主體，靈活電力交易已經(jīng)成為趨勢(shì)。基于能量離散化與互聯(lián)網(wǎng)化的儲(chǔ)能型電能質(zhì)量裝置不僅是解決供電品質(zhì)的新裝置，而且也是實(shí)現(xiàn)靈活電力交易的新手段。同時(shí)，基于互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)建立一種信息透明共享、終端兼容接入、分布式存儲(chǔ)計(jì)算、支持友好互動(dòng)的開放型電能質(zhì)量信息系統(tǒng)是未來的方向。

能源互聯(lián)網(wǎng)靈活電力交易下的電能質(zhì)量發(fā)展淺談

1.能源互聯(lián)網(wǎng)是什么

根據(jù)周孝信院士的《未來電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)和研究方向的探討》，全球能源互聯(lián)網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、全球互聯(lián)的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，特質(zhì)是“特高壓電網(wǎng)+智能電網(wǎng)+清潔能源”。

根據(jù)《國家能源局關(guān)于組織實(shí)施互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源(能源互聯(lián)網(wǎng))示范項(xiàng)目的通知》，集成各類可再生能源、智能電網(wǎng)、電動(dòng)汽車及充放電設(shè)施，建設(shè)低碳城市。建設(shè)示范區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)安全數(shù)據(jù)共享平臺(tái)和能源交易平臺(tái)，支撐智慧城市建設(shè)。其特質(zhì)是“低碳、互聯(lián)網(wǎng)+、新業(yè)態(tài)”。

同時(shí)，基于清潔能源中樞(如天然氣冷熱電三聯(lián)供、光伏、風(fēng)電等)的能源互聯(lián)網(wǎng)示范園區(qū)，實(shí)現(xiàn)多能流協(xié)同能量管理，探索多種能源形式靈活交易與需求響應(yīng)模式，提高清潔能源利用用率和終端能效。其特質(zhì)是“分布式源儲(chǔ)、互聯(lián)網(wǎng)+、靈活交易”。

能源互聯(lián)網(wǎng)是一種互聯(lián)網(wǎng)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)、消費(fèi)以及能源市場深度融合的能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形態(tài)，具有設(shè)備智能、多能協(xié)同、信息對(duì)稱、供需分散、系統(tǒng)扁平、交易開放等主要特征。簡單來講，能源互聯(lián)網(wǎng)具有以下 “1-2-3-4” 特征：

1個(gè)多網(wǎng)融合的能源鏈：依賴于高度可靠、安全的主體網(wǎng)架電網(wǎng)，具備柔性、可擴(kuò)展的能力，支持分布式能源(生產(chǎn)端、存儲(chǔ)端、消費(fèi)端)的即插即用。

2個(gè)重要特征：清潔能源與 “互聯(lián)網(wǎng)+”

3個(gè)層級(jí)：

物理基礎(chǔ)(設(shè)備層)：分布式電源、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車與充電設(shè)施

數(shù)據(jù)通信層：能源信息物理系統(tǒng)的融合，即插即用能量網(wǎng)卡，智能硬件

價(jià)值挖掘(應(yīng)用層)：創(chuàng)新模式能源運(yùn)營，新型售電、光伏資產(chǎn)、能源互聯(lián)網(wǎng)金融

4個(gè)互聯(lián)網(wǎng)特征：

自由多邊、廣泛參與、信息對(duì)稱、用戶體驗(yàn)

目前，國內(nèi)已經(jīng)建設(shè)的能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目是以 “三聯(lián)供+分布式光伏+儲(chǔ)能” 集成為重要內(nèi)容。也存在的若干問題：是否能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)/離網(wǎng)轉(zhuǎn)換過程的無縫切換?多種設(shè)備之間的互聯(lián)互通的協(xié)議是什么?多能互補(bǔ)協(xié)調(diào)控制的決策依據(jù)是什么?進(jìn)一步而言，能量運(yùn)營管理的決策依據(jù)是否支撐園區(qū)的長期商業(yè)模式?

美國、德國等國家建設(shè)的虛擬電廠，體現(xiàn)了多方參與和互聯(lián)網(wǎng)+商業(yè)模式，具有一定借鑒意義。例如用戶為光伏配套購買kW級(jí)儲(chǔ)能裝備，Ampard(Ampard Energy Manager)利用他們的能源管理系統(tǒng)將用戶的儲(chǔ)能裝備管理起來，以虛擬電廠方式提供一次調(diào)頻控制備用等服務(wù)。Fenecon保證4年之間，每年提供給用戶€400的收入，F(xiàn)enecon聲稱每年還可能為用戶提供€400-500的額外收益。

2.能源互聯(lián)網(wǎng)下的電能質(zhì)量新需求

電能質(zhì)量擾動(dòng)復(fù)雜化：

1 分布式電源

正面影響：分布式電源及儲(chǔ)能可以實(shí)現(xiàn)能量的就地平衡，提高了配電網(wǎng)承載負(fù)荷的能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性。提供了更多的解決途徑。

負(fù)面影響：由于光伏和風(fēng)力發(fā)電功率的自然隨機(jī)性、波動(dòng)性以及(現(xiàn)有技術(shù)手段下)的不可調(diào)度性，分布式電源接入容易引起電壓暫降、波動(dòng)與閃變、諧波污染、電壓越限等電能質(zhì)量問題。

2 儲(chǔ)能——提供功率與能量的支撐

3 電動(dòng)汽車——是汽車還是電池?是負(fù)荷還是電源?

負(fù)面影響：無序充電，功率沖擊波動(dòng)，諧波，電能質(zhì)量

正面影響：移動(dòng)靈活、可調(diào)度的儲(chǔ)能

電能質(zhì)量數(shù)據(jù)多元化。隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的深入建設(shè)，以電能為核心，化學(xué)能與熱能等多種形式能源類型已經(jīng)越來越多的參與并影響到供用電關(guān)系。電能質(zhì)量數(shù)據(jù)格式多樣，包括電量數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、氣候數(shù)據(jù)等。而且數(shù)據(jù)分布廣泛。因此電能質(zhì)量數(shù)據(jù)多元化，異構(gòu)嚴(yán)重。

電能質(zhì)量品質(zhì)嚴(yán)格化。現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)線完全依賴于數(shù)字信息，對(duì)于各種電磁干擾都極為敏感，原本對(duì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載沒有影響的微小的電壓波動(dòng)，都可能影響到電子控制系統(tǒng)的正常工作，甚至導(dǎo)致掉閘或生產(chǎn)停頓，嚴(yán)重時(shí)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

電力交易靈活多樣化。電力交易的多樣化表現(xiàn)在市場業(yè)體和交易模式的變化。原來的電力供應(yīng)只是電網(wǎng)公司與電力用戶之間行為。現(xiàn)在，隨著電力體制改革的深化，出現(xiàn)了大量的新型售電公司，直接改變了電力交易的市場主體。能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展以及相關(guān)政策中也明確提出了開展點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的互聯(lián)網(wǎng)化交易、電動(dòng)汽車與儲(chǔ)能的互聯(lián)網(wǎng)化運(yùn)營、需求側(cè)響應(yīng)及輔助服務(wù)等新模式新業(yè)態(tài)，這將改變傳統(tǒng)的電力交易模式。以上新型售電公司與交易模式需要發(fā)展電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)。

3.能源互聯(lián)網(wǎng)下的電能質(zhì)量發(fā)展趨勢(shì)

能源互聯(lián)網(wǎng)旨在提高可再生能源比重，促進(jìn)化石能源清潔高效利用，提升能源綜合效率，推動(dòng)能源市場開放和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，物理層主要包含分布式電源(光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等)、分布式儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車及充電設(shè)施、可調(diào)負(fù)荷。數(shù)據(jù)層主要是基于高速信息網(wǎng)絡(luò)，融合智能終端、能源路由器等智能硬件的物理信息系統(tǒng)。應(yīng)用層主要是基于云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)技術(shù)而開展的清潔能源高效消納、智慧用能及增值服務(wù)、用戶側(cè)響應(yīng)互動(dòng)的互聯(lián)網(wǎng)交易和服務(wù)。能源互聯(lián)網(wǎng)的以上技術(shù)內(nèi)涵促進(jìn)了電能質(zhì)量的新發(fā)展。

基于分布式源儲(chǔ)的能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系：

在上述技術(shù)體系中，國內(nèi)光伏發(fā)電、換流器、充電體系已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的重大突破。而若干問題(紅色字體)為目前需要突破的瓶頸，也是當(dāng)前重要的研究熱點(diǎn)。

在以上問題，本研究中心著手開始了以下研究：

3.1 能量虛擬化系列關(guān)鍵技術(shù)研究

以電池儲(chǔ)能為突破口，與現(xiàn)有電池固定成組路線不同，建立一種網(wǎng)絡(luò)化的電池管控體系。

其重要技術(shù)重點(diǎn)包括：動(dòng)態(tài)可重組結(jié)構(gòu)、單體和成組電池的SOC精確估算、基于模糊測(cè)度的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)快速計(jì)、實(shí)現(xiàn)電池的組網(wǎng)通信協(xié)議、實(shí)現(xiàn)電池能量的云管控。

基于以上技術(shù)正在開展互聯(lián)網(wǎng)能量管控示范應(yīng)用：微電網(wǎng)中基于退役電池的儲(chǔ)能裝置的互聯(lián)網(wǎng)調(diào)度;主動(dòng)配電網(wǎng)中的分布式儲(chǔ)能的能量響應(yīng)、調(diào)頻調(diào)峰、電能質(zhì)量應(yīng)用;儲(chǔ)能型電能質(zhì)量裝置等。

3.2 基于云計(jì)算的電能質(zhì)量信息系統(tǒng)架構(gòu)

現(xiàn)有電網(wǎng)公司建立的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在著的局限性：

(1)封閉型。體現(xiàn)為信息的不對(duì)稱和不透明。由于原有供用電業(yè)務(wù)只發(fā)生在電網(wǎng)公司與用戶之間，而且出于信息安全和信息專網(wǎng)覆蓋，所以電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般處于電力系統(tǒng)內(nèi)部信息網(wǎng)中，用戶一般無法訪問。

(2)系統(tǒng)建設(shè)成本高。

(3)缺少電能質(zhì)量數(shù)據(jù)高級(jí)分析及增值服務(wù)。

隨著電力體制改革的深化推進(jìn)，大量的新型售電公司與電力交易新模式需要發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的開放型電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)該具備以下特征：信息透明共享、終端兼容接入、分布式存儲(chǔ)計(jì)算、支持友好互動(dòng)。

兩種架構(gòu)下的電能質(zhì)量信息系統(tǒng)對(duì)比如下圖所示：

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的分布式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)等先進(jìn)技術(shù)，能夠提供更為完善的全局性、長期性數(shù)據(jù)服務(wù)，也將改變促進(jìn)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)行業(yè)從產(chǎn)品銷售模式轉(zhuǎn)為服務(wù)模式。

4.結(jié)束語

以大規(guī)模分布式電源及儲(chǔ)能、虛擬電廠、電動(dòng)汽車及充電設(shè)施、靈活可調(diào)的負(fù)荷資源為重要內(nèi)容的能源互聯(lián)網(wǎng)中，多樣靈活的互聯(lián)網(wǎng)電力交易成為一種趨勢(shì)。深化電力體制改革催生了大量的新型售電公司，也將直接改變電力交易市場主體。電能質(zhì)量行業(yè)在市場模式上和技術(shù)內(nèi)涵上都面臨著發(fā)展機(jī)遇。

附：PPT