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(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(shì)之一。第十九屆中國(guó)分布式能源國(guó)際論壇”于2023年12月12日在重慶召開，本次大會(huì)由中國(guó)能源研究會(huì)與中國(guó)能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會(huì)上，國(guó)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(bào)告。

以下內(nèi)容根據(jù)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(qǐng)，也感謝趙主任的邀請(qǐng)。我是來自國(guó)網(wǎng)山西省電力公司信息通信分公司的馬軍偉，我匯報(bào)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(xì)節(jié)和應(yīng)用上，剛才咱們四川領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)有國(guó)家政策包括四川省整體宏觀的布局。

咱們匯報(bào)之前我看好多專家都說了公司的基本情況，我簡(jiǎn)單口頭說一下。我們省電力公司信息通信分公司在國(guó)網(wǎng)系統(tǒng)里屬于國(guó)網(wǎng)三級(jí)單位，主要負(fù)責(zé)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(yùn)維，主要是這兩大塊，也包括服務(wù)業(yè)務(wù)部門比如說營(yíng)銷口、調(diào)度口和目前這幾年交易中心的系統(tǒng)運(yùn)維和管理，主要是負(fù)責(zé)支撐工作?；旧喜粚?duì)外，是對(duì)內(nèi)的服務(wù)。

今天我匯報(bào)的內(nèi)容主要分四部分，一個(gè)是項(xiàng)目背景，從2020年國(guó)家提出雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)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(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(tǒng)的建設(shè)。

在這如何以源網(wǎng)荷儲(chǔ)良性互動(dòng)，包括合理調(diào)動(dòng)分布式資源，提高清潔能源的消納能力，和預(yù)測(cè)精度，是咱們面臨的嚴(yán)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(shí)數(shù)1200小時(shí)，在備案里已經(jīng)達(dá)到了6900戶，其中超過100千瓦的臺(tái)區(qū)有215個(gè)，200千瓦的96個(gè)，目前屬于咱們國(guó)家光伏推進(jìn)的試點(diǎn)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(diǎn)，一個(gè)是光伏的隨機(jī)性波動(dòng)性比較強(qiáng)，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(yù)測(cè)不準(zhǔn)確，有部分存在反送電現(xiàn)象，這對(duì)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(guó)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(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(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀，國(guó)外關(guān)于集中式光伏的預(yù)測(cè)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(jī)構(gòu)或者草商做了一些研究，但大規(guī)模的理論研究相對(duì)偏少。另外是結(jié)合這幾年提的區(qū)塊鏈技術(shù)，因?yàn)樗鄬?duì)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(duì)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(tǒng)或者體系要繼續(xù)完善，由于分布式光伏點(diǎn)多面廣，體量還小，如何根據(jù)規(guī)?；酆虾陀行Ч芸?，也包括剛才說的如何體現(xiàn)綠證或者綠色權(quán)益的價(jià)值，也是咱們目前研究的熱點(diǎn)。主要目標(biāo)方面是通過合理的調(diào)控源網(wǎng)荷儲(chǔ)的資源，提高清潔能源消納能力，包括預(yù)測(cè)精度，來助力雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)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(xiàng)問題的基礎(chǔ)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(jié)算交易，這既有國(guó)內(nèi)綠證的交易，也包括國(guó)外知名機(jī)構(gòu)的打通，包括認(rèn)證也包括交易，這是我們研究的內(nèi)容。

我們課題整個(gè)內(nèi)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(yù)測(cè)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(xí)和長(zhǎng)短預(yù)測(cè)算法，結(jié)合時(shí)間和空間地理位置的不同，來有效預(yù)測(cè)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(jī)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)用戶個(gè)體的積極性，對(duì)交易機(jī)制結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行有效的研究和落地。第三是結(jié)算，這涉及到財(cái)務(wù)方面的問題。第二是對(duì)外的，第三是對(duì)內(nèi)，對(duì)光伏系統(tǒng)的結(jié)算，也包括補(bǔ)貼發(fā)放，要流轉(zhuǎn)各個(gè)不同的部門，但每個(gè)部門之間又存在一定的壁壘或者數(shù)據(jù)的隱私和保護(hù)，如何有效打通部門之間的壁壘，包括加快結(jié)算交易的進(jìn)展，這是課題三研究的內(nèi)容。

最后一個(gè)課題也是項(xiàng)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(jià)值的合發(fā)包括交易，我們想一個(gè)是要開發(fā)相關(guān)的原型系統(tǒng)，不能是批量的，對(duì)特定區(qū)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(quán)益價(jià)值的體現(xiàn)，反過來和相關(guān)的用戶提供費(fèi)用方面的激勵(lì)和獎(jiǎng)勵(lì)，這是整個(gè)的項(xiàng)目布局。

第一是分布式光伏時(shí)空預(yù)測(cè)研究。這實(shí)際上是咱們近三年包括國(guó)家也包括國(guó)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(yù)測(cè)，這是目前的熱點(diǎn)。一些常規(guī)的天然氣通過預(yù)報(bào)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(yù)測(cè)起來有難度，這不光是對(duì)光伏，對(duì)風(fēng)力發(fā)電有很大的影響。結(jié)合咱們項(xiàng)目，目前分布式光伏時(shí)空分布預(yù)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究，難點(diǎn)是間歇性、隨機(jī)性比較強(qiáng)，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(diǎn)。我們的解決方案是通過對(duì)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(xué)習(xí)的分布式光伏發(fā)電功率和時(shí)間預(yù)測(cè)模型，利用時(shí)空耦合數(shù)據(jù)提升預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)性。

一共有200多個(gè)點(diǎn)，我們選了30多個(gè)點(diǎn)來抽取其中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，這個(gè)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(cè)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(píng)價(jià)指標(biāo)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，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(duì)偏遠(yuǎn)山區(qū)沒有并網(wǎng)的系統(tǒng)，對(duì)離網(wǎng)系統(tǒng)儲(chǔ)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(dǎo)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(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(diǎn)，把天氣歸結(jié)為四個(gè)類型，陰天晴天陣雨和大雨進(jìn)行良性分析給出預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)模型，來充分挖掘里面的時(shí)空關(guān)鍵信息，通過模擬對(duì)比發(fā)現(xiàn)它的波動(dòng)性，降低2.5%-30%，這說明了我們模型有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，目前想把這個(gè)模型調(diào)度到專門的光伏預(yù)測(cè)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(dòng)交易機(jī)制，這個(gè)剛才也說了，這種交易模式主要是對(duì)外的，外部主體如何和內(nèi)部主體良性互動(dòng)，外部涉及到各個(gè)主體，包括國(guó)家監(jiān)管部門以及各種用戶，也包括一些運(yùn)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(kuò)大，利用區(qū)塊鏈技術(shù)溯源機(jī)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(jì)，同時(shí)引入博弈論，用戶想利益最大化，國(guó)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(kuò)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)問題。

通過在智能合約引入信用機(jī)制的評(píng)價(jià)，動(dòng)態(tài)的調(diào)整引導(dǎo)用戶積極的促進(jìn)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(jìn)行上網(wǎng)和動(dòng)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?zhǔn)怯芍行墓芾?，這相當(dāng)于國(guó)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(diǎn)共同管理和維護(hù)，采用SEC機(jī)制，支持活躍的動(dòng)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(yàn)證對(duì)象，實(shí)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(chǔ)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(jī)制，各個(gè)機(jī)制之間發(fā)揮不同的作用，比如剛才說的主鏈?zhǔn)潜O(jiān)管方在這里面進(jìn)行運(yùn)營(yíng)，咱們可能有多個(gè)側(cè)鏈，有的側(cè)鏈代表用戶方，有的側(cè)鏈代表儲(chǔ)能方，有的側(cè)鏈可能代表廠商的監(jiān)控方，如何在這幾個(gè)不同數(shù)據(jù)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(lì)機(jī)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(duì)來說比較大比較快，如何進(jìn)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?cè)O(shè)計(jì)的方案一個(gè)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(chǔ)發(fā)布，包括授權(quán)，利用區(qū)塊鏈鏈與鏈之間的協(xié)同進(jìn)行有效的授權(quán)。另外是設(shè)計(jì)基于區(qū)塊鏈智能合約P2P的自動(dòng)結(jié)算機(jī)制，將智能合約自動(dòng)結(jié)算的優(yōu)點(diǎn)納進(jìn)去，通過設(shè)置觸發(fā)條件包括合適選擇注冊(cè)函數(shù)包括交易函數(shù)，采用機(jī)制來提高結(jié)算執(zhí)行，包括一些費(fèi)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(jìn)行調(diào)度和發(fā)展預(yù)測(cè)，同時(shí)設(shè)計(jì)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(shí)體的數(shù)據(jù)共享壁壘，我們通過多部門多實(shí)體共同維護(hù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，包括利用模型增強(qiáng)參數(shù)的隱蔽性，有些數(shù)據(jù)確實(shí)是部門的核心數(shù)據(jù)，不希望這樣指導(dǎo)，這塊需要利用隱私計(jì)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(jī)制，一個(gè)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(jìn)咱們交易或者結(jié)算的進(jìn)行。

根據(jù)訓(xùn)練精度，執(zhí)行內(nèi)部的評(píng)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(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^(qū)塊鏈高比例分布式光伏綠色權(quán)益價(jià)值究及示范應(yīng)用，這是我們?cè)?021、2022年確實(shí)是屬于國(guó)內(nèi)研究比較少的，當(dāng)時(shí)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(jìn)行很好的整合，一個(gè)是刺激用戶推進(jìn)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(jià)值以及權(quán)益的體現(xiàn)，這也是我們2024重點(diǎn)推進(jìn)的一項(xiàng)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(guó)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(shì)，服務(wù)于我們合發(fā)和交易機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳承溯源。不光是服務(wù)國(guó)內(nèi)的交易，還要打通國(guó)際，對(duì)接澳洲對(duì)接歐盟，一個(gè)是體現(xiàn)分布式光伏的價(jià)值，另外為用戶創(chuàng)造收益，這是我們最終想實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

亮點(diǎn)成效方面，一個(gè)是要突破時(shí)空預(yù)測(cè)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(yàn)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)體用戶帶來良好的收益。

應(yīng)用前景方面，一個(gè)是對(duì)外交易機(jī)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(jià)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(guó)內(nèi)還是國(guó)外確實(shí)有很強(qiáng)的推廣應(yīng)用前景。這是去年去臨川實(shí)地調(diào)研的包括開會(huì)推進(jìn)相關(guān)的應(yīng)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(duì)計(jì)量、交易、核驗(yàn)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(jià)值流通相關(guān)難題，更好服務(wù)源網(wǎng)荷儲(chǔ)等相關(guān)的典型場(chǎng)景及應(yīng)用。

我匯報(bào)完畢，謝謝。