馬軍偉：數(shù)字技術(shù)在分布式能源消納領(lǐng)域中的研究及應(yīng)用

編者按：“雙碳”背景下，隨著科技水平不斷進步和能源行業(yè)快速發(fā)展，分布式能源已成為引領(lǐng)能源領(lǐng)域發(fā)展的重要趨勢之一。第十九屆中國分布式能源國際論壇”于2023年12月12日在重慶召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會上，國網(wǎng)山西省電力公司信息通信分公司技術(shù)發(fā)展部副主任馬軍偉做了主題為《數(shù)字技術(shù)在分布式能源消納領(lǐng)域中的研究及應(yīng)用》的報告。

以下內(nèi)容根據(jù)論壇演講實錄進行整理。

馬軍偉：感謝咱們能源研究會的邀請，也感謝趙主任的邀請。我是來自國網(wǎng)山西省電力公司信息通信分公司的馬軍偉，我匯報的題目是數(shù)字技術(shù)在分布式能源消納領(lǐng)域中的研究及應(yīng)用。我的題目稍微偏具體細節(jié)和應(yīng)用上，剛才咱們四川領(lǐng)導匯報有國家政策包括四川省整體宏觀的布局。

咱們匯報之前我看好多專家都說了公司的基本情況，我簡單口頭說一下。我們省電力公司信息通信分公司在國網(wǎng)系統(tǒng)里屬于國網(wǎng)三級單位，主要負責電力系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)，包括通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)運維，主要是這兩大塊，也包括服務(wù)業(yè)務(wù)部門比如說營銷口、調(diào)度口和目前這幾年交易中心的系統(tǒng)運維和管理，主要是負責支撐工作?；旧喜粚ν猓菍?nèi)的服務(wù)。

今天我匯報的內(nèi)容主要分四部分，一個是項目背景，從2020年國家提出雙碳戰(zhàn)略目標以來，也提出了加快新型電力系統(tǒng)建設(shè)，這就突出了新能源，咱們這兩年說的分布式能源和光伏的大推進，包括發(fā)改委和能源局提的光伏屋頂推進，大大加速新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。

在這如何以源網(wǎng)荷儲良性互動，包括合理調(diào)動分布式資源，提高清潔能源的消納能力，和預測精度，是咱們面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。我們目前做的事情，以山西局臨川供電公司為例，該地區(qū)屬于光伏三類資源地區(qū)，有效全年利用小時數(shù)1200小時，在備案里已經(jīng)達到了6900戶，其中超過100千瓦的臺區(qū)有215個，200千瓦的96個，目前屬于咱們國家光伏推進的試點地區(qū)，具備良好的基礎(chǔ)條件。

目前面臨的困難我們總結(jié)了三點，一個是光伏的隨機性波動性比較強，精度不是特別高，尤其是分布式光伏，它和集中式光伏不一樣。另外是如果預測不準確，有部分存在反送電現(xiàn)象，這對咱們電網(wǎng)沖擊力包括功率是有一定影響的，另外是這兩年，尤其是今年國家提出綠證的交易，如何在分布式光伏領(lǐng)域體現(xiàn)綠色權(quán)益的價值，包括流通，這也是值得研究的課題。

我們目前梳理了一下國內(nèi)外的現(xiàn)狀，國外關(guān)于集中式光伏的預測已經(jīng)很多了，關(guān)于分布式以及戶用的不是特別多，可能咱們有機構(gòu)或者草商做了一些研究，但大規(guī)模的理論研究相對偏少。另外是結(jié)合這幾年提的區(qū)塊鏈技術(shù)，因為它相對來說也是多中心，不是去中心，多中心分布式的體系，和咱們微網(wǎng)的應(yīng)用，包括分布式光伏的管理，有天然的連接性，要引入?yún)^(qū)塊鏈對微網(wǎng)進行管控，在這方面做一部分的嘗試。

第三是分布式光伏的互動交易系統(tǒng)或者體系要繼續(xù)完善，由于分布式光伏點多面廣，體量還小，如何根據(jù)規(guī)模化聚合和有效管控，也包括剛才說的如何體現(xiàn)綠證或者綠色權(quán)益的價值，也是咱們目前研究的熱點。主要目標方面是通過合理的調(diào)控源網(wǎng)荷儲的資源，提高清潔能源消納能力，包括預測精度，來助力雙碳戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。綜合利用人工智能、區(qū)塊鏈等多種技術(shù)，在解決前面三項問題的基礎(chǔ)上，形成多主體信息之間的共享流通互動，也包括后期的結(jié)算交易，這既有國內(nèi)綠證的交易，也包括國外知名機構(gòu)的打通，包括認證也包括交易，這是我們研究的內(nèi)容。

我們課題整個內(nèi)容方面基于四個課題，第一個是關(guān)于分布式光伏時空分布預測的關(guān)鍵技術(shù)研究，這個也是綜合利用咱們深度學習和長短預測算法，結(jié)合時間和空間地理位置的不同，來有效預測分布式光伏的處理情況，來防止反送電情況發(fā)展。第二是關(guān)于分布式光伏交易機制的研究，如何有效的促進，一個是分布式光伏的消納，另外促進用戶個體的積極性，對交易機制結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)進行有效的研究和落地。第三是結(jié)算，這涉及到財務(wù)方面的問題。第二是對外的，第三是對內(nèi)，對光伏系統(tǒng)的結(jié)算，也包括補貼發(fā)放，要流轉(zhuǎn)各個不同的部門，但每個部門之間又存在一定的壁壘或者數(shù)據(jù)的隱私和保護，如何有效打通部門之間的壁壘，包括加快結(jié)算交易的進展，這是課題三研究的內(nèi)容。

最后一個課題也是項目最終的研發(fā)內(nèi)容，一和二服務(wù)課題四，這是分布式光伏綠色權(quán)益價值的合發(fā)包括交易，我們想一個是要開發(fā)相關(guān)的原型系統(tǒng)，不能是批量的，對特定區(qū)域分布式光伏的體系能有整個兼顧包括打包梳理成綠色權(quán)益價值的體現(xiàn)，反過來和相關(guān)的用戶提供費用方面的激勵和獎勵，這是整個的項目布局。

第一是分布式光伏時空預測研究。這實際上是咱們近三年包括國家也包括國網(wǎng)公司目前布局的重點，這塊一個是分布式，另外是極端天氣下的功率預測，這是目前的熱點。一些常規(guī)的天然氣通過預報方式大部分都能解決，但極端天氣，像突然的暴風雨暴風雪，預測起來有難度，這不光是對光伏，對風力發(fā)電有很大的影響。結(jié)合咱們項目，目前分布式光伏時空分布預測關(guān)鍵技術(shù)研究，難點是間歇性、隨機性比較強，不光受光照季節(jié)等氣候，也受地理環(huán)境的限制，也包括光伏組件本身自己特性的約束。如何構(gòu)建這種合適的模型，包括處理分析，這是其中的難點。我們的解決方案是通過對特定區(qū)域，剛才說的臨床地區(qū)分布式光伏的治理重構(gòu)，挖掘其中的關(guān)鍵因素，建立基于深度學習的分布式光伏發(fā)電功率和時間預測模型，利用時空耦合數(shù)據(jù)提升預測的精準性。

一共有200多個點，我們選了30多個點來抽取其中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)大部分是從氣象局那邊過來的，有的是通過自己建的氣象監(jiān)測中心提取一定的數(shù)據(jù)，基于天氣和容量包括地理位置的評價指標給出時空分布的布局。

提出這種性質(zhì)之后，主要是兩大類，一個是離網(wǎng)一個是并網(wǎng)，并網(wǎng)大家都知道，消納不完就直接上網(wǎng)，離網(wǎng)是對偏遠山區(qū)沒有并網(wǎng)的系統(tǒng)，對離網(wǎng)系統(tǒng)儲能有良好的規(guī)劃，這樣為用戶出行包括新能源消納提供良好的指導或者推介作用。

除了光伏太陽輻射之外，包括本身的性質(zhì)也是重要參數(shù)，我們結(jié)合分析包括各種物理特性，挖掘其中的關(guān)系，我們有很多點，把天氣歸結(jié)為四個類型，陰天晴天陣雨和大雨進行良性分析給出預測模型，這就是綜合利用了網(wǎng)絡(luò)模型，構(gòu)建新型的分布式光伏預測模型，來充分挖掘里面的時空關(guān)鍵信息，通過模擬對比發(fā)現(xiàn)它的波動性，降低2.5%-30%，這說明了我們模型有很強的關(guān)聯(lián)性，目前想把這個模型調(diào)度到專門的光伏預測系統(tǒng)，正在做這方面的嘗試。目前的理論研究已經(jīng)告一段落，這是課題一的主要研究。

課題二是基于區(qū)塊鏈智能合約的分布式光伏系統(tǒng)互動交易機制，這個剛才也說了，這種交易模式主要是對外的，外部主體如何和內(nèi)部主體良性互動，外部涉及到各個主體，包括國家監(jiān)管部門以及各種用戶，也包括一些運行的主體，如何能增加主體的信任關(guān)系包括交易規(guī)模的不斷擴大，利用區(qū)塊鏈技術(shù)溯源機制保證交易數(shù)據(jù)的安全性，這是我們面臨的技術(shù)難題。解決方案是構(gòu)建分布式光伏交易模型的函數(shù)設(shè)計，同時引入博弈論，用戶想利益最大化，國家想保證有效的執(zhí)行，一些相關(guān)的服務(wù)商想掙更多的錢，或者從中擴大他們產(chǎn)品的占用率，如何在幾方的模型中找到平衡點，引用博弈論的方式解決這個問題。

通過在智能合約引入信用機制的評價，動態(tài)的調(diào)整引導用戶積極的促進建設(shè)分布式光伏，不光要滿足自身調(diào)整還要滿足其他用戶，把更多的余量進行上網(wǎng)和動態(tài)消納調(diào)整，這是咱們研究的主要內(nèi)容。這里采用主次雙層多鏈結(jié)果，主鏈是由中心管理，這相當于國家管控中心，可信的區(qū)塊鏈。次鏈又控制中心轄區(qū)內(nèi)所有分布式光伏站點共同管理和維護，采用SEC機制，支持活躍的動態(tài)調(diào)整，保證主鏈相關(guān)方式的不變，來滿足要求，確保信息的不可篡改。以鏈上可信數(shù)據(jù)為驗證對象，實現(xiàn)高安全、高性能的能源交易。這里面就包括咱們剛才說的多種主體，監(jiān)管方、用戶以及相關(guān)的廠商代表，儲能方、微電網(wǎng)建設(shè)等等，來共同組成良性的交易系統(tǒng)機制，各個機制之間發(fā)揮不同的作用，比如剛才說的主鏈是監(jiān)管方在這里面進行運營，咱們可能有多個側(cè)鏈，有的側(cè)鏈代表用戶方，有的側(cè)鏈代表儲能方，有的側(cè)鏈可能代表廠商的監(jiān)控方，如何在這幾個不同數(shù)據(jù)之間進行有效的溝通傳輸，包括交易，形成咱們整個良性互動體制，這個課題是重點研究的范圍范疇。

涉及到基于可信度鏈上動態(tài)激勵機制，支持咱們分布式光伏交易的高滲透高自由高頻度和高效率，這是我們相關(guān)的性能策略。

課題三是研究區(qū)塊鏈和數(shù)據(jù)共享的分布式光伏交易結(jié)算體系的研究，就是分布式光伏規(guī)模更新相對來說比較大比較快，如何進行跨部門的結(jié)算，防止無用或者比較繁瑣的流程，這塊是我們要解決的問題。我們設(shè)計的方案一個是要面向高比例分布式光伏系統(tǒng)的交易結(jié)算，跨部門共享數(shù)據(jù)的存儲發(fā)布，包括授權(quán)，利用區(qū)塊鏈鏈與鏈之間的協(xié)同進行有效的授權(quán)。另外是設(shè)計基于區(qū)塊鏈智能合約P2P的自動結(jié)算機制，將智能合約自動結(jié)算的優(yōu)點納進去，通過設(shè)置觸發(fā)條件包括合適選擇注冊函數(shù)包括交易函數(shù)，采用機制來提高結(jié)算執(zhí)行，包括一些費用的處理。

結(jié)合我們服務(wù)器部署在相關(guān)的網(wǎng)關(guān)，利用智能電表采集的需求數(shù)據(jù)，還有光伏系統(tǒng)傳感器采用的數(shù)據(jù)進行調(diào)度和發(fā)展預測，同時設(shè)計協(xié)同的分配方案。第二是為了解決分布式光伏系統(tǒng)跨部門跨實體的數(shù)據(jù)共享壁壘，我們通過多部門多實體共同維護區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，包括利用模型增強參數(shù)的隱蔽性，有些數(shù)據(jù)確實是部門的核心數(shù)據(jù)，不希望這樣指導，這塊需要利用隱私計算的方式，包括結(jié)合區(qū)塊鏈鏈與鏈之間的共享，包括自身的加密機制，一個是保證數(shù)據(jù)的有效傳輸，第二是保證核心數(shù)據(jù)不出部門，但也能促進咱們交易或者結(jié)算的進行。

根據(jù)訓練精度，執(zhí)行內(nèi)部的評估包括應(yīng)用較高精度模型的邊緣服務(wù)器或者生成權(quán)，將相關(guān)的信息寫入?yún)^(qū)塊鏈，代表一次交易的執(zhí)行。

第四個課題也是最重要的課題，這是目前正在做的，前三個已經(jīng)告一段落了?；趨^(qū)塊鏈高比例分布式光伏綠色權(quán)益價值究及示范應(yīng)用，這是我們在2021、2022年確實是屬于國內(nèi)研究比較少的，當時比較具有新穎性。如何將相關(guān)的分布式光伏綠色權(quán)益進行很好的整合，一個是刺激用戶推進分布式光伏的建設(shè)，另外是良好服務(wù)電網(wǎng)包括減少反送電的發(fā)生，還能體現(xiàn)用戶的價值以及權(quán)益的體現(xiàn)，這也是我們2024重點推進的一項工程。

綠證合發(fā)和交易，這涉及到發(fā)電電網(wǎng)，也涉及到國家部門等等，如何借助區(qū)塊鏈去中心，不可篡改和可追溯的技術(shù)優(yōu)勢，服務(wù)于我們合發(fā)和交易機構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳承溯源。不光是服務(wù)國內(nèi)的交易，還要打通國際，對接澳洲對接歐盟，一個是體現(xiàn)分布式光伏的價值，另外為用戶創(chuàng)造收益，這是我們最終想實現(xiàn)的目標。

亮點成效方面，一個是要突破時空預測技術(shù)。第二是提出區(qū)塊鏈綠證合發(fā)與交易支撐體系的架構(gòu)。第三是首次開展綠證合發(fā)與交易支撐系統(tǒng)的示范應(yīng)用于驗證，這個一旦能真正落地，確實能促進分布式光伏的推進，包括確實能給相關(guān)個體用戶帶來良好的收益。

應(yīng)用前景方面，一個是對外交易機制的嶄新設(shè)立，另外是內(nèi)部結(jié)算體系的加速再包括綠色權(quán)益價值模型的構(gòu)建是以技術(shù)綠證流通和交易的落地，這方面無論是國內(nèi)還是國外確實有很強的推廣應(yīng)用前景。這是去年去臨川實地調(diào)研的包括開會推進相關(guān)的應(yīng)用試點工作。

下一部重點工作，重中之重是推進綠證的合發(fā)交易及流通，針對計量、交易、核驗包括信息披露的完整性、合規(guī)性，提出咱們溯源可信采集和現(xiàn)狀合發(fā)，分布式光伏聚合等具體方案，解決綠色權(quán)益價值流通相關(guān)難題，更好服務(wù)源網(wǎng)荷儲等相關(guān)的典型場景及應(yīng)用。

我匯報完畢，謝謝。