馬軍偉：數字技術(shù)在分布式能源消納領(lǐng)域中的研究及應用

編者按：“雙碳”背景下，隨著(zhù)科技水平不斷進(jìn)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(kāi)，本次大會(huì )由中國能源研究會(huì )與中國能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會(huì )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《數字技術(shù)在分布式能源消納領(lǐng)域中的研究及應用》的報告。

以下內容根據論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

馬軍偉：感謝咱們能源研究會(huì )的邀請，也感謝趙主任的邀請。我是來(lái)自國網(wǎng)山西省電力公司信息通信分公司的馬軍偉，我匯報的題目是數字技術(shù)在分布式能源消納領(lǐng)域中的研究及應用。我的題目稍微偏具體細節和應用上，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(guān)的布局。

咱們匯報之前我看好多專(zhuān)家都說(shuō)了公司的基本情況，我簡(jiǎn)單口頭說(shuō)一下。我們省電力公司信息通信分公司在國網(wǎng)系統里屬于國網(wǎng)三級單位，主要負責電力系統的信息網(wǎng)絡(luò )，包括通信網(wǎng)絡(luò )的建設運維，主要是這兩大塊，也包括服務(wù)業(yè)務(wù)部門(mén)比如說(shuō)營(yíng)銷(xiāo)口、調度口和目前這幾年交易中心的系統運維和管理，主要是負責支撐工作?；旧喜粚ν?，是對內的服務(wù)。

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

在這如何以源網(wǎng)荷儲良性互動(dòng)，包括合理調動(dòng)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。我們目前做的事情，以山西局臨川供電公司為例，該地區屬于光伏三類(lèi)資源地區，有效全年利用小時(shí)數1200小時(shí)，在備案里已經(jīng)達到了6900戶(hù)，其中超過(guò)100千瓦的臺區有215個(gè)，200千瓦的96個(gè)，目前屬于咱們國家光伏推進(jìn)的試點(diǎn)地區，具備良好的基礎條件。

目前面臨的困難我們總結了三點(diǎn)，一個(gè)是光伏的隨機性波動(dòng)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)域體現綠色權益的價(jià)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外的現狀，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(hù)用的不是特別多，可能咱們有機構或者草商做了一些研究，但大規模的理論研究相對偏少。另外是結合這幾年提的區塊鏈技術(shù)，因為它相對來(lái)說(shuō)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)的應用，包括分布式光伏的管理，有天然的連接性，要引入區塊鏈對微網(wǎng)進(jìn)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(dòng)交易系統或者體系要繼續完善，由于分布式光伏點(diǎn)多面廣，體量還小，如何根據規?；酆虾陀行Ч芸?，也包括剛才說(shuō)的如何體現綠證或者綠色權益的價(jià)值，也是咱們目前研究的熱點(diǎn)。主要目標方面是通過(guò)合理的調控源網(wǎng)荷儲的資源，提高清潔能源消納能力，包括預測精度，來(lái)助力雙碳戰略目標的實(shí)現。綜合利用人工智能、區塊鏈等多種技術(shù)，在解決前面三項問(wèn)題的基礎上，形成多主體信息之間的共享流通互動(dòng)，也包括后期的結算交易，這既有國內綠證的交易，也包括國外知名機構的打通，包括認證也包括交易，這是我們研究的內容。

我們課題整個(gè)內容方面基于四個(gè)課題，第一個(gè)是關(guān)于分布式光伏時(shí)空分布預測的關(guān)鍵技術(shù)研究，這個(gè)也是綜合利用咱們深度學(xué)習和長(cháng)短預測算法，結合時(shí)間和空間地理位置的不同，來(lái)有效預測分布式光伏的處理情況，來(lái)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(jìn)，一個(gè)是分布式光伏的消納，另外促進(jìn)用戶(hù)個(gè)體的積極性，對交易機制結合區塊鏈技術(shù)進(jìn)行有效的研究和落地。第三是結算，這涉及到財務(wù)方面的問(wèn)題。第二是對外的，第三是對內，對光伏系統的結算，也包括補貼發(fā)放，要流轉各個(gè)不同的部門(mén)，但每個(gè)部門(mén)之間又存在一定的壁壘或者數據的隱私和保護，如何有效打通部門(mén)之間的壁壘，包括加快結算交易的進(jìn)展，這是課題三研究的內容。

最后一個(gè)課題也是項目最終的研發(fā)內容，一和二服務(wù)課題四，這是分布式光伏綠色權益價(jià)值的合發(fā)包括交易，我們想一個(gè)是要開(kāi)發(fā)相關(guān)的原型系統，不能是批量的，對特定區域分布式光伏的體系能有整個(gè)兼顧包括打包梳理成綠色權益價(jià)值的體現，反過(guò)來(lái)和相關(guān)的用戶(hù)提供費用方面的激勵和獎勵，這是整個(gè)的項目布局。

第一是分布式光伏時(shí)空預測研究。這實(shí)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(diǎn)，這塊一個(gè)是分布式，另外是極端天氣下的功率預測，這是目前的熱點(diǎn)。一些常規的天然氣通過(guò)預報方式大部分都能解決，但極端天氣，像突然的暴風(fēng)雨暴風(fēng)雪，預測起來(lái)有難度，這不光是對光伏，對風(fēng)力發(fā)電有很大的影響。結合咱們項目，目前分布式光伏時(shí)空分布預測關(guān)鍵技術(shù)研究，難點(diǎn)是間歇性、隨機性比較強，不光受光照季節等氣候，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。如何構建這種合適的模型，包括處理分析，這是其中的難點(diǎn)。我們的解決方案是通過(guò)對特定區域，剛才說(shuō)的臨床地區分布式光伏的治理重構，挖掘其中的關(guān)鍵因素，建立基于深度學(xué)習的分布式光伏發(fā)電功率和時(shí)間預測模型，利用時(shí)空耦合數據提升預測的精準性。

一共有200多個(gè)點(diǎn)，我們選了30多個(gè)點(diǎn)來(lái)抽取其中的關(guān)鍵數據，這個(gè)數據大部分是從氣象局那邊過(guò)來(lái)的，有的是通過(guò)自己建的氣象監測中心提取一定的數據，基于天氣和容量包括地理位置的評價(jià)指標給出時(shí)空分布的布局。

提出這種性質(zhì)之后，主要是兩大類(lèi)，一個(gè)是離網(wǎng)一個(gè)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)是對偏遠山區沒(méi)有并網(wǎng)的系統，對離網(wǎng)系統儲能有良好的規劃，這樣為用戶(hù)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(yáng)輻射之外，包括本身的性質(zhì)也是重要參數，我們結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(diǎn)，把天氣歸結為四個(gè)類(lèi)型，陰天晴天陣雨和大雨進(jìn)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，構建新型的分布式光伏預測模型，來(lái)充分挖掘里面的時(shí)空關(guān)鍵信息，通過(guò)模擬對比發(fā)現它的波動(dòng)性，降低2.5%-30%，這說(shuō)明了我們模型有很強的關(guān)聯(lián)性，目前想把這個(gè)模型調度到專(zhuān)門(mén)的光伏預測系統，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。

課題二是基于區塊鏈智能合約的分布式光伏系統互動(dòng)交易機制，這個(gè)剛才也說(shuō)了，這種交易模式主要是對外的，外部主體如何和內部主體良性互動(dòng)，外部涉及到各個(gè)主體，包括國家監管部門(mén)以及各種用戶(hù)，也包括一些運行的主體，如何能增加主體的信任關(guān)系包括交易規模的不斷擴大，利用區塊鏈技術(shù)溯源機制保證交易數據的安全性，這是我們面臨的技術(shù)難題。解決方案是構建分布式光伏交易模型的函數設計，同時(shí)引入博弈論，用戶(hù)想利益最大化，國家想保證有效的執行，一些相關(guān)的服務(wù)商想掙更多的錢(qián)，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(diǎn)，引用博弈論的方式解決這個(gè)問(wèn)題。

通過(guò)在智能合約引入信用機制的評價(jià)，動(dòng)態(tài)的調整引導用戶(hù)積極的促進(jìn)建設分布式光伏，不光要滿(mǎn)足自身調整還要滿(mǎn)足其他用戶(hù)，把更多的余量進(jìn)行上網(wǎng)和動(dòng)態(tài)消納調整，這是咱們研究的主要內容。這里采用主次雙層多鏈結果，主鏈是由中心管理，這相當于國家管控中心，可信的區塊鏈。次鏈又控制中心轄區內所有分布式光伏站點(diǎn)共同管理和維護，采用SEC機制，支持活躍的動(dòng)態(tài)調整，保證主鏈相關(guān)方式的不變，來(lái)滿(mǎn)足要求，確保信息的不可篡改。以鏈上可信數據為驗證對象，實(shí)現高安全、高性能的能源交易。這里面就包括咱們剛才說(shuō)的多種主體，監管方、用戶(hù)以及相關(guān)的廠(chǎng)商代表，儲能方、微電網(wǎng)建設等等，來(lái)共同組成良性的交易系統機制，各個(gè)機制之間發(fā)揮不同的作用，比如剛才說(shuō)的主鏈是監管方在這里面進(jìn)行運營(yíng)，咱們可能有多個(gè)側鏈，有的側鏈代表用戶(hù)方，有的側鏈代表儲能方，有的側鏈可能代表廠(chǎng)商的監控方，如何在這幾個(gè)不同數據之間進(jìn)行有效的溝通傳輸，包括交易，形成咱們整個(gè)良性互動(dòng)體制，這個(gè)課題是重點(diǎn)研究的范圍范疇。

涉及到基于可信度鏈上動(dòng)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。

課題三是研究區塊鏈和數據共享的分布式光伏交易結算體系的研究，就是分布式光伏規模更新相對來(lái)說(shuō)比較大比較快，如何進(jìn)行跨部門(mén)的結算，防止無(wú)用或者比較繁瑣的流程，這塊是我們要解決的問(wèn)題。我們設計的方案一個(gè)是要面向高比例分布式光伏系統的交易結算，跨部門(mén)共享數據的存儲發(fā)布，包括授權，利用區塊鏈鏈與鏈之間的協(xié)同進(jìn)行有效的授權。另外是設計基于區塊鏈智能合約P2P的自動(dòng)結算機制，將智能合約自動(dòng)結算的優(yōu)點(diǎn)納進(jìn)去，通過(guò)設置觸發(fā)條件包括合適選擇注冊函數包括交易函數，采用機制來(lái)提高結算執行，包括一些費用的處理。

結合我們服務(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據，還有光伏系統傳感器采用的數據進(jìn)行調度和發(fā)展預測，同時(shí)設計協(xié)同的分配方案。第二是為了解決分布式光伏系統跨部門(mén)跨實(shí)體的數據共享壁壘，我們通過(guò)多部門(mén)多實(shí)體共同維護區塊鏈網(wǎng)絡(luò )，包括利用模型增強參數的隱蔽性，有些數據確實(shí)是部門(mén)的核心數據，不希望這樣指導，這塊需要利用隱私計算的方式，包括結合區塊鏈鏈與鏈之間的共享，包括自身的加密機制，一個(gè)是保證數據的有效傳輸，第二是保證核心數據不出部門(mén)，但也能促進(jìn)咱們交易或者結算的進(jìn)行。

根據訓練精度，執行內部的評估包括應用較高精度模型的邊緣服務(wù)器或者生成權，將相關(guān)的信息寫(xiě)入區塊鏈，代表一次交易的執行。

第四個(gè)課題也是最重要的課題，這是目前正在做的，前三個(gè)已經(jīng)告一段落了?；趨^塊鏈高比例分布式光伏綠色權益價(jià)值究及示范應用，這是我們在2021、2022年確實(shí)是屬于國內研究比較少的，當時(shí)比較具有新穎性。如何將相關(guān)的分布式光伏綠色權益進(jìn)行很好的整合，一個(gè)是刺激用戶(hù)推進(jìn)分布式光伏的建設，另外是良好服務(wù)電網(wǎng)包括減少反送電的發(fā)生，還能體現用戶(hù)的價(jià)值以及權益的體現，這也是我們2024重點(diǎn)推進(jìn)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(mén)等等，如何借助區塊鏈去中心，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，實(shí)現數據傳承溯源。不光是服務(wù)國內的交易，還要打通國際，對接澳洲對接歐盟，一個(gè)是體現分布式光伏的價(jià)值，另外為用戶(hù)創(chuàng )造收益，這是我們最終想實(shí)現的目標。

亮點(diǎn)成效方面，一個(gè)是要突破時(shí)空預測技術(shù)。第二是提出區塊鏈綠證合發(fā)與交易支撐體系的架構。第三是首次開(kāi)展綠證合發(fā)與交易支撐系統的示范應用于驗證，這個(gè)一旦能真正落地，確實(shí)能促進(jìn)分布式光伏的推進(jìn)，包括確實(shí)能給相關(guān)個(gè)體用戶(hù)帶來(lái)良好的收益。

應用前景方面，一個(gè)是對外交易機制的嶄新設立，另外是內部結算體系的加速再包括綠色權益價(jià)值模型的構建是以技術(shù)綠證流通和交易的落地，這方面無(wú)論是國內還是國外確實(shí)有很強的推廣應用前景。這是去年去臨川實(shí)地調研的包括開(kāi)會(huì )推進(jìn)相關(guān)的應用試點(diǎn)工作。

下一部重點(diǎn)工作，重中之重是推進(jìn)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、合規性，提出咱們溯源可信采集和現狀合發(fā)，分布式光伏聚合等具體方案，解決綠色權益價(jià)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(chǎng)景及應用。

我匯報完畢，謝謝。