马军伟：数字技术在分布式能源消纳领域中的研究及应用

编者按：“双碳”背景下，随着科技水平不断进步和能源行业快速发展，分布式能源已成为引领能源领域发展的重要趋势之一。第十九届中国分布式能源国际论坛”于2023年12月12日在重庆召开，本次大会由中国能源研究会与中国能源网联合主办。会上，国网山西省电力公司信息通信分公司技术发展部副主任马军伟做了主题为《数字技术在分布式能源消纳领域中的研究及应用》的报告。

以下内容根据论坛演讲实录进行整理。

马军伟：感谢咱们能源研究会的邀请，也感谢赵主任的邀请。我是来自国网山西省电力公司信息通信分公司的马军伟，我汇报的题目是数字技术在分布式能源消纳领域中的研究及应用。我的题目稍微偏具体细节和应用上，刚才咱们四川领导汇报有国家政策包括四川省整体宏观的布局。

咱们汇报之前我看好多专家都说了公司的基本情况，我简单口头说一下。我们省电力公司信息通信分公司在国网系统里属于国网三级单位，主要负责电力系统的信息网络，包括通信网络的建设运维，主要是这两大块，也包括服务业务部门比如说营销口、调度口和目前这几年交易中心的系统运维和管理，主要是负责支撑工作。基本上不对外，是对内的服务。

今天我汇报的内容主要分四部分，一个是项目背景，从2020年国家提出双碳战略目标以来，也提出了加快新型电力系统建设，这就突出了新能源，咱们这两年说的分布式能源和光伏的大推进，包括发改委和能源局提的光伏屋顶推进，大大加速新型电力系统的建设。

在这如何以源网荷储良性互动，包括合理调动分布式资源，提高清洁能源的消纳能力，和预测精度，是咱们面临的严峻挑战。我们目前做的事情，以山西局临川供电公司为例，该地区属于光伏三类资源地区，有效全年利用小时数1200小时，在备案里已经达到了6900户，其中超过100千瓦的台区有215个，200千瓦的96个，目前属于咱们国家光伏推进的试点地区，具备良好的基础条件。

目前面临的困难我们总结了三点，一个是光伏的随机性波动性比较强，精度不是特别高，尤其是分布式光伏，它和集中式光伏不一样。另外是如果预测不准确，有部分存在反送电现象，这对咱们电网冲击力包括功率是有一定影响的，另外是这两年，尤其是今年国家提出绿证的交易，如何在分布式光伏领域体现绿色权益的价值，包括流通，这也是值得研究的课题。

我们目前梳理了一下国内外的现状，国外关于集中式光伏的预测已经很多了，关于分布式以及户用的不是特别多，可能咱们有机构或者草商做了一些研究，但大规模的理论研究相对偏少。另外是结合这几年提的区块链技术，因为它相对来说也是多中心，不是去中心，多中心分布式的体系，和咱们微网的应用，包括分布式光伏的管理，有天然的连接性，要引入区块链对微网进行管控，在这方面做一部分的尝试。

第三是分布式光伏的互动交易系统或者体系要继续完善，由于分布式光伏点多面广，体量还小，如何根据规模化聚合和有效管控，也包括刚才说的如何体现绿证或者绿色权益的价值，也是咱们目前研究的热点。主要目标方面是通过合理的调控源网荷储的资源，提高清洁能源消纳能力，包括预测精度，来助力双碳战略目标的实现。综合利用人工智能、区块链等多种技术，在解决前面三项问题的基础上，形成多主体信息之间的共享流通互动，也包括后期的结算交易，这既有国内绿证的交易，也包括国外知名机构的打通，包括认证也包括交易，这是我们研究的内容。

我们课题整个内容方面基于四个课题，第一个是关于分布式光伏时空分布预测的关键技术研究，这个也是综合利用咱们深度学习和长短预测算法，结合时间和空间地理位置的不同，来有效预测分布式光伏的处理情况，来防止反送电情况发展。第二是关于分布式光伏交易机制的研究，如何有效的促进，一个是分布式光伏的消纳，另外促进用户个体的积极性，对交易机制结合区块链技术进行有效的研究和落地。第三是结算，这涉及到财务方面的问题。第二是对外的，第三是对内，对光伏系统的结算，也包括补贴发放，要流转各个不同的部门，但每个部门之间又存在一定的壁垒或者数据的隐私和保护，如何有效打通部门之间的壁垒，包括加快结算交易的进展，这是课题三研究的内容。

最后一个课题也是项目最终的研发内容，一和二服务课题四，这是分布式光伏绿色权益价值的合发包括交易，我们想一个是要开发相关的原型系统，不能是批量的，对特定区域分布式光伏的体系能有整个兼顾包括打包梳理成绿色权益价值的体现，反过来和相关的用户提供费用方面的激励和奖励，这是整个的项目布局。

第一是分布式光伏时空预测研究。这实际上是咱们近三年包括国家也包括国网公司目前布局的重点，这块一个是分布式，另外是极端天气下的功率预测，这是目前的热点。一些常规的天然气通过预报方式大部分都能解决，但极端天气，像突然的暴风雨暴风雪，预测起来有难度，这不光是对光伏，对风力发电有很大的影响。结合咱们项目，目前分布式光伏时空分布预测关键技术研究，难点是间歇性、随机性比较强，不光受光照季节等气候，也受地理环境的限制，也包括光伏组件本身自己特性的约束。如何构建这种合适的模型，包括处理分析，这是其中的难点。我们的解决方案是通过对特定区域，刚才说的临床地区分布式光伏的治理重构，挖掘其中的关键因素，建立基于深度学习的分布式光伏发电功率和时间预测模型，利用时空耦合数据提升预测的精准性。

一共有200多个点，我们选了30多个点来抽取其中的关键数据，这个数据大部分是从气象局那边过来的，有的是通过自己建的气象监测中心提取一定的数据，基于天气和容量包括地理位置的评价指标给出时空分布的布局。

提出这种性质之后，主要是两大类，一个是离网一个是并网，并网大家都知道，消纳不完就直接上网，离网是对偏远山区没有并网的系统，对离网系统储能有良好的规划，这样为用户出行包括新能源消纳提供良好的指导或者推介作用。

除了光伏太阳辐射之外，包括本身的性质也是重要参数，我们结合分析包括各种物理特性，挖掘其中的关系，我们有很多点，把天气归结为四个类型，阴天晴天阵雨和大雨进行良性分析给出预测模型，这就是综合利用了网络模型，构建新型的分布式光伏预测模型，来充分挖掘里面的时空关键信息，通过模拟对比发现它的波动性，降低2.5%-30%，这说明了我们模型有很强的关联性，目前想把这个模型调度到专门的光伏预测系统，正在做这方面的尝试。目前的理论研究已经告一段落，这是课题一的主要研究。

课题二是基于区块链智能合约的分布式光伏系统互动交易机制，这个刚才也说了，这种交易模式主要是对外的，外部主体如何和内部主体良性互动，外部涉及到各个主体，包括国家监管部门以及各种用户，也包括一些运行的主体，如何能增加主体的信任关系包括交易规模的不断扩大，利用区块链技术溯源机制保证交易数据的安全性，这是我们面临的技术难题。解决方案是构建分布式光伏交易模型的函数设计，同时引入博弈论，用户想利益最大化，国家想保证有效的执行，一些相关的服务商想挣更多的钱，或者从中扩大他们产品的占用率，如何在几方的模型中找到平衡点，引用博弈论的方式解决这个问题。

通过在智能合约引入信用机制的评价，动态的调整引导用户积极的促进建设分布式光伏，不光要满足自身调整还要满足其他用户，把更多的余量进行上网和动态消纳调整，这是咱们研究的主要内容。这里采用主次双层多链结果，主链是由中心管理，这相当于国家管控中心，可信的区块链。次链又控制中心辖区内所有分布式光伏站点共同管理和维护，采用SEC机制，支持活跃的动态调整，保证主链相关方式的不变，来满足要求，确保信息的不可篡改。以链上可信数据为验证对象，实现高安全、高性能的能源交易。这里面就包括咱们刚才说的多种主体，监管方、用户以及相关的厂商代表，储能方、微电网建设等等，来共同组成良性的交易系统机制，各个机制之间发挥不同的作用，比如刚才说的主链是监管方在这里面进行运营，咱们可能有多个侧链，有的侧链代表用户方，有的侧链代表储能方，有的侧链可能代表厂商的监控方，如何在这几个不同数据之间进行有效的沟通传输，包括交易，形成咱们整个良性互动体制，这个课题是重点研究的范围范畴。

涉及到基于可信度链上动态激励机制，支持咱们分布式光伏交易的高渗透高自由高频度和高效率，这是我们相关的性能策略。

课题三是研究区块链和数据共享的分布式光伏交易结算体系的研究，就是分布式光伏规模更新相对来说比较大比较快，如何进行跨部门的结算，防止无用或者比较繁琐的流程，这块是我们要解决的问题。我们设计的方案一个是要面向高比例分布式光伏系统的交易结算，跨部门共享数据的存储发布，包括授权，利用区块链链与链之间的协同进行有效的授权。另外是设计基于区块链智能合约P2P的自动结算机制，将智能合约自动结算的优点纳进去，通过设置触发条件包括合适选择注册函数包括交易函数，采用机制来提高结算执行，包括一些费用的处理。

结合我们服务器部署在相关的网关，利用智能电表采集的需求数据，还有光伏系统传感器采用的数据进行调度和发展预测，同时设计协同的分配方案。第二是为了解决分布式光伏系统跨部门跨实体的数据共享壁垒，我们通过多部门多实体共同维护区块链网络，包括利用模型增强参数的隐蔽性，有些数据确实是部门的核心数据，不希望这样指导，这块需要利用隐私计算的方式，包括结合区块链链与链之间的共享，包括自身的加密机制，一个是保证数据的有效传输，第二是保证核心数据不出部门，但也能促进咱们交易或者结算的进行。

根据训练精度，执行内部的评估包括应用较高精度模型的边缘服务器或者生成权，将相关的信息写入区块链，代表一次交易的执行。

第四个课题也是最重要的课题，这是目前正在做的，前三个已经告一段落了。基于区块链高比例分布式光伏绿色权益价值究及示范应用，这是我们在2021、2022年确实是属于国内研究比较少的，当时比较具有新颖性。如何将相关的分布式光伏绿色权益进行很好的整合，一个是刺激用户推进分布式光伏的建设，另外是良好服务电网包括减少反送电的发生，还能体现用户的价值以及权益的体现，这也是我们2024重点推进的一项工程。

绿证合发和交易，这涉及到发电电网，也涉及到国家部门等等，如何借助区块链去中心，不可篡改和可追溯的技术优势，服务于我们合发和交易机构，实现数据传承溯源。不光是服务国内的交易，还要打通国际，对接澳洲对接欧盟，一个是体现分布式光伏的价值，另外为用户创造收益，这是我们最终想实现的目标。

亮点成效方面，一个是要突破时空预测技术。第二是提出区块链绿证合发与交易支撑体系的架构。第三是首次开展绿证合发与交易支撑系统的示范应用于验证，这个一旦能真正落地，确实能促进分布式光伏的推进，包括确实能给相关个体用户带来良好的收益。

应用前景方面，一个是对外交易机制的崭新设立，另外是内部结算体系的加速再包括绿色权益价值模型的构建是以技术绿证流通和交易的落地，这方面无论是国内还是国外确实有很强的推广应用前景。这是去年去临川实地调研的包括开会推进相关的应用试点工作。

下一部重点工作，重中之重是推进绿证的合发交易及流通，针对计量、交易、核验包括信息披露的完整性、合规性，提出咱们溯源可信采集和现状合发，分布式光伏聚合等具体方案，解决绿色权益价值流通相关难题，更好服务源网荷储等相关的典型场景及应用。

我汇报完毕，谢谢。