淺談虛擬儲能系統與分布式光伏儲能協同優化策略

摘要：隨著全球能源結構向低碳化、智能化轉型，分布式光伏發電的大規模并網給電力系統帶來了新的挑戰與機遇。本文深入探討了虛擬儲能系統（Virtual Energy Storage System，VESS）與分布式光伏儲能的協同優化策略，分析了其在提升新能源消納率、降低電網運行成本、增強系統靈活性等方面的關鍵作用。通過理論模型構建、技術方案比較和實際案例分析，本文系統闡述了虛擬儲能與物理儲能的互補機制，并提出了面向不同應用場景的協同優化方法。研究結果表明，虛擬儲能與分布式光伏儲能的協同運行能夠顯著提高能源利用效率，降低碳排放，為構建新型電力系統提供重要技術支撐。

關鍵詞：虛擬儲能系統；分布式光伏；儲能協同優化；微電網；虛擬電廠

引言：能源轉型的新機遇

在“雙碳"目標的推動下，可再生能源的快速發展為能源系統帶來了新的挑戰與機遇。分布式光伏的普及使得電力供應更加清潔，但其波動性和間歇性也給電網穩定運行帶來了壓力。如何利用分布式光伏與儲能系統，實現能源的靈活調度與優化管理？虛擬儲能系統（Virtual Energy Storage System, VESS）與分布式光伏儲能的協同優化，正成為行業關注的焦點。

1.什么是虛擬儲能系統？

虛擬儲能系統（VESS）是一種通過智能算法和需求側管理技術，將分散的、可調節的電力負荷（如空調、電動汽車、工業設備等）聚合起來，模擬傳統儲能電池的充放電行為，從而提供靈活的電力調節能力。相較于物理儲能，VESS具有投資成本低、響應速度快、資源利用率高等優勢。

2.分布式光伏+儲能的挑戰與機遇

分布式光伏發電受天氣影響較大，容易出現供需不匹配的情況。傳統解決方案是搭配物理儲能（如鋰電池），但高昂的初始投資和有限的壽命制約了其大規模應用。而虛擬儲能系統的引入，可以與物理儲能形成互補，通過需求側響應、負荷轉移等方式，提升系統的經濟性和穩定性。

協同優化的核心價值

提高光伏消納率：通過VESS的動態調節，減少棄光現象，利用可再生能源。

降低儲能投資成本：減少對物理儲能的依賴，優化資源配置，提高整體經濟性。

增強電網靈活性：快速響應電網需求，參與調峰填谷、頻率調節等輔助服務。

提升用戶收益：通過峰谷電價套利、需求響應補貼等方式，降低用電成本。

3.應用場景與案例

3.1工業園區能源管理

在工業園區，分布式光伏+儲能+VESS的協同模式可以優化生產用電，降低峰值負荷，減少電費支出。例如，某工業園區通過虛擬儲能調度空調、水泵等柔性負荷，年節省電費超20%。

3.2微電網與智能社區

在微電網中，虛擬儲能可以與戶用光伏、家用儲能電池協同運行，實現社區內能源的自給自足和優化交易。

3.3電力市場輔助服務

VESS可以聚合大量分布式資源，參與電力市場的調頻、備用等服務，為運營商創造額外收益。

4.安科瑞虛擬儲能系統與分布式光伏儲能協同優化解決方案

4.1安科瑞智慧能源管理平臺

AcrelEMS 智慧能源管理平臺是針對企業微電網的能效管理平臺，對企業微電網分布式電源、市政電源、儲能系統、充電設施以及各類交直流負荷的運行狀態實時監視、智能預測、動態調配，優化策略，診斷告警，可調度源荷有序互動、能源全景分析，滿足企業微電網能效管理數字化、安全分析智能化、調整控制動態化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲充資源之間的靈活互動與經濟運行，為用戶降低能源成本，提高微電網運行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平臺可以接受虛擬電廠的調度指令和需求響應，是虛擬電廠平臺的企業級子系統。

圖1 AcrelEMS 智慧能源管理平臺主界面

4.2平臺結構

系統覆蓋企業微電網“源-網-荷-儲-充"各環節，通過智能網關采集測控裝置、光伏、儲能、充電樁、常規負荷數據，根據負荷變化和電網調度進行優化控制，促進新能源消納的同時降低對電網的至大需量，使之運行安全。

圖2 AcrelEMS 智慧能源管理平臺結構

4.3平臺功能

4.3.1.能源數字化展示

通過展示大屏實時顯示市電、光伏、風電、儲能、充電樁以及其它負荷數據，快速了解能源運行情況。

4.3.2協調控制策略

通過優化控制儲能和可控負載提升實現新能源消納、需量控制、峰谷套利；平滑系統出力，并顯示優化前和優化后能源曲線對比等。

4.3.3.智能預測

結合氣象數據，歷史數據對光伏、風力發電功率和負荷功率進行預測，并與實際功率進行對比分析，通過儲能系統和負荷控制實現優化調度，降低需量和用電成本。

4.3.4.能耗分析

采集企業電、水、天然氣、冷/熱量等各種能源介質消耗量，進行同環比比較，顯示能源流向，能耗對標，并折算標煤或碳排放等。

4.3.5.有序充電

系統支持接入交直流充電樁，并根據企業負荷和變壓器容量，并和變壓器負荷率進行聯動控制，引導用戶有序充電，保障企業微電網運行安全。

4.3.6.運維巡檢

系統支持任務管理、巡檢/缺陷/消警/搶修記錄以及通知工單管理，并通過北斗定位跟蹤運維人員軌跡，實現運維流程閉環管理。

4.4設備選型

除了智慧能源管理平臺外，還具備現場傳感器、智能網關等設備，組成了完整的“云-邊-端"能源數字化體系，具體包括高低壓配電綜合保護和監測產品、電能質量在線監測裝置、電能質量治理、照明控制、充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為虛擬電廠企業級的能源管理系統提供一站式服務能力。

5.結語

虛擬儲能系統與分布式光伏儲能的協同優化，不僅能夠提升能源利用效率，還能降低碳排放，推動綠色能源的高質量發展。對于企業、園區、電網運營商而言，這是一次降本增效的機會；對于社會而言，這是邁向可持續未來的重要一步。

參考文獻

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[3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版