基于储能系统的综合能源分布式优化控制

陈明辉 孙佳航 刘腾

摘要：随着能源领域市场化改革不断推进，中国供用能市场已经逐步呈现出多元市场主体竞争的格局，传统能源服务已难以适应新环境的需求，能源供应商的运营重点正普遍向综合能源服务的方向快速发展。本文对基于储能系统的综合能源分布式优化控制进行分析，以供参考。

关键词：储能系统;综合能源;优化

引言

综合能源系统被认为是未来社会能源的主要承载形式，涉及社会能源生产、输送、分配、消费环节，在规划、建设和运行等过程中，通过对能源的生产、传输与分配（供能网络）、转换、存储、消费等环节进行有机协调与优化后，形成的能源产供销一体化系统。而综合能源服务本质上是由新技术革命、绿色发展、新能源崛起引发的能源产业结构重塑，从而推动新兴业态、商业模式、服务方式不断创新，其具有客户需求多、项目点多面广、技术类别复杂、服务模式多元化的特点。

1基于能源区块链的综合能源服务

1.1基于区块链的综合能源服务模型

综合能源服务是一种新型的、可满足终端客户多元化能源生产与消费需求的能源服务方式，其发展需要结合现有运营经验，采用新的模式、新的技术、新的方法来实现新的突破。而区块链在智能合约、分布决策、协同自治、拓扑形态、交易监管等方面与综合能源服务的需求具有天然的匹配性，通过区块链技术可以保障综合能源服务信息的准确性、及时性，提高服务质量和服务效率。在主从多链结构中，主链节点负责该业务联盟链上全部信息的发送与接收，从链节点负责本节点产生信息的上传与读取，具体协商信息暂存在主链节点上并在从链节点上保存，而交易信息永久保存在主链节点上。主链节点为具有大容量存储、高效传输功能服务器的企业，其他各企业、用户均为从链节点。根据各企业是否具有该类型的服务器以及是否有能力对服务器进行维护，确定候选人名单并最终选出主链节点。

1.2能源区块链的区块结构

从链区块是在业务联盟链中使用的区块，其保持原有区块容量1Mbit不变，并在原有区块头组成部分的基础上增加了1bit的紧急度部分。紧急度是区块体中信息紧急程度的度量，对于以能源供应为首要任务的综合能源服务模式，能源供应业务的紧急程度最高，而设备维护、能效检测、节能设计等派生业务的紧急程度其次。因此，在区块头中设置1bit的紧急度部分，1表示紧急业务，0表示非紧急业务。主链节点负责生成主链区块并在综合能源服务联盟链中进行上链与广播。由于主链节点间有大量的信息交互，为尽可能避免其发生拥塞，应参考传输控制协议（TransmissionControlProtocol，TCP）中的传输策略设置窗口数n。窗口数的设定应参考当前网络水平与主链区块与从链区块的相对大小。若设置当前窗口数为6，包含非紧急数据的从链区块（区块头中的紧急度为0）添加进主链区块后，主链区块并不立即发送，而是等待6个从链区块添加后一起发送;若在等待过程中添加包含紧急数据的从链区块（区块头中的紧急度为1）则立即发送。设置紧急度和窗口数既保证了综合能源服务系统中信息传递的效率，又减少了在信息传递过程中发生拥塞的概率。

2区块链在能源电力领域面临的挑战

2.1安全隐私问题

首先，区块链技术允许区块中的节点加入自定义信息，只要区块被确认，信息将不可再更改，但如果在自定义信息中有黑客加入破解信息，整个区块将面临巨大风险，严重时可能会导致系统瘫痪;其次，随着我国电力需求的不断变化，能源系统中的各类主体越来越丰富，电力市场交易方式更加多样化，区块链中的节点数就会增加，而现有的区块链场景下整个系统的运行可能会出现不稳定等问题，现有的技术能否支持现实的需要也值得关注;第三是账户隐私问题，虽然区块链去中心化的特点解决了主体之间的信任问题，但分布式账本存在各个节点的隐私信息会被恶意传播的风险。

2.2效率问题

效率问题也可以说是技术层面的问题。2012年区块链支撑的比特币交易中，每天最高交易量为62000个，对于庞大的电力市场来说效率很低;同时，同步信息的效率也有待提升，各主体的网络情况不同，信息的接收时间会有一定误差，导致交易效率下降。在能源区块链的应用过程中，市场主体丰富多样，日交易量庞大，因此对区块链能源系统的响应时间有很高的要求。此外，能源电力市场有许多不确定性因素，区块链技术能否迅速识别市场变化，帮助工作人员及时做出正确调整是关乎市场稳定的关键因素之一。

3区域综合能源协调控制系统功能设计

3.1多能预测

多能预测包括发电预测和负荷预测。发电预测面向具有间歇式新能源发电的区域，配置相应的风力发电、光伏发电的功率预测功能，根据发电资源监测数据、区域地理位置的气候特征、历史数据、天气预报等信息，采用神经网络方法对区域内分布式电源进行功率预测。面向冷、热、电、气综合能源的负荷预测，包括预测用能量、最大负荷、最小负荷，以及最大负荷和最小负荷出现的时间区间，绘制不同季节典型日逐时负荷曲线时，应根据各项负荷的种类、性质分别逐时叠加。

3.2计划安排

能够根据区域内负荷、能源特性和运行约束条件，通过优化计算等方式安排发电单元的供能计划、储能充放电计划，安排供冷系统/制热系统运行计划、负荷用能计划、蓄冷蓄热及放冷放热计划等终端用能计划。

3.3主动孤网

面向具备孤网运行条件的区域综合能源系统，区域综合能源协调控制系统在不影响安全运行的前提下，应能够在电网发生故障时，主动使区域内部分电网与外部电网解列进行孤网运行，在电网故障消除后，主动恢复并列运行。

3.4综合评估

协控系统根据风能资源、太阳能资源、气象资源、水文资源、地质资源等监测数据进行资源评估。结合分布式能源发电功率预测、负荷用电需求预测结果以及储能的充放电能力、区域供冷供热负荷预测结果以及储冷/储热的释放能力等信息，计算得出区域内的未来可调节资源上下限数值。能够在新能源消纳率、清洁能源消费占比、电压合格率、线路负载率、综合能源利用率、供能效率、运行成本、综合能耗、温室气体排放量等方面对区域综合能源系统运行指标开展评估。

4区块链在能源电力领域的应用展望

（1）除了区块链本身的加密，还可以从2个方面来提高安全隐私：在进行交易审核时提高加入区块链能源交易平台的标准;选择标准高的硬件设施，同时进行软件上的优化，叠加加密技术，大力提升非对称加密技术里公钥私钥的安全性能。（2）未来技术人员应该关注减少区块生成和交易确认时间等问题，专注核心技术的发展，同时推进5G网络的发展，提高网络质量，避免外部因素影响区块链技术的应用。在改善区块链技术的同时大力推进能源电力领域的技术发展，为二者的结合提供更多可能。

结束语

通过区域综合能源协调控制系统的建设，打造面向能源变革的区域综合能源系统，充分利用泛在电力物联网对源、网、荷、储等各能源系统设备的状态感知能力和互联互动能力，以多类能源互补互济、供需平衡全局可控、能源资源优化调度、电冷热气协调运行为控制手段，满足安全可靠、经济高效、绿色环保的多元化供用能服务需求。

参考文献

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