工程6（2020）736主题洞察分布式能源管理中的全灵活负载：虚拟发电厂中的PV、安德鲁·米尔斯詹姆斯·马丁SwitchDin Pty Ltd.，Newcastle，NSW 23021. 背景和环境最大化分布式能源（DER）在澳大利亚电力能源系统中的价值，同时确保其广泛使用不会影响系统的稳定性和可靠性，这是能源网络运营商和市场运营商面临的一个迫在眉睫的挑战。在缺乏DER连接和第三方外部控制的国家标准的情况下，为DER市场制造的设备，如住宅光伏（PV）逆变器和电池存储系统，无法为能源系统提供最佳价值。主要的挑战与无人管理的光伏系统的高度渗透有关，这可能导致配电网局部部分的电能质量问题和反向功率流;如果将分布式光伏逆变器管理视为与负载管理分开的问题，也会错过机会。近年来，对DER管理空间的活动和兴趣一直在加速，能源网络协会（ENA）和澳大利亚能源市场运营商（AEMO）的开放能源网络所需能力和建议行动报告以及AEMO几个试点项目也有助于阐明DER管理如何提高能源系统的运营效率，并为传统的基础设施投资方案提供替代方案;其中包括地平线电力公司在西澳大利亚州的Onslow DER项目和智能太阳试点，塔斯马尼亚州的布鲁尼岛电池试验（Consort），Zepben的澳大利亚可再生能源署（ARENA）支持的进化项目，和SA PowerNetworks提出的“灵活出口”方法。实时数据可见性和设备控制对于成功的DER集成至关重要，特别是在光伏发电量开始上升超过ENA和AEMO在开放能源网络所需能力和建议行动中期报告中确定的关键30%-40%阈值的地区这是一个广泛认识到的问题，澳大利亚可再生能源测绘基础设施（AREMI）测绘工具已经开发出来，以协助公用事业和技术提供商确定潜在的光伏拥堵和配电网络上的其他故障点，与建立额外的传统网络基础设施相比，DER的建立可能是一种更具成本效益的投资选择。尽管如此，在澳大利亚，到目前为止，公用事业管理DER的方法主要集中在通过限制系统大小或能量输出来限制连接到本地网络区域的太阳能光伏容量，或者单独地通过远程控制关键的耗能设备，能源皇后-土地的高峰智能计划）。类似地但单独地，存在许多计划和试点，其中电池被聚集和管理以支持低压（LV）网络操作或参与能源市场。2. DER管理的灵活负载方法的好处在DER管理上下文中，灵活负载由在共享点处连接到电网的一组至少一个能量资源组成，所述能量资源可以响应于外部控制信号（例如，来自DER管理系统DERMS）以递送能量市场和/或电网服务。柔性负载可包括：(1) 太阳能光伏系统逆变器。(2) 电池和其他能量存储系统。(3) 远程可控的耗能设备，如热水器、泳池水泵和电动汽车（EV）充电器。DER资产具有不同程度的灵活性。例如，电池存储系统赋予高度的灵活性，并且可以针对负载增加和减少两者而被合计地充电或放电。对于光伏系统，管理机会在于发电量减少（负荷增加）;同时，可控负荷可以实时增加或减少（等待并在资产所有者同意的范围内）。下面的图1示出了不同的资源类型可以如何按照优点的顺序被分派，以响应来自DERMS或监督控制和数据采集（SCADA）系统的外部控制。根据系统运营商和DER所有者之间的合同协议，实际的绩效顺序可能会有所不同。从本质上讲，与没有外部控制的情况下资产如何运作形成对比的是，对DER的干预有几个程度。 这些度数在图中以颜色编码。1.一、https://doi.org/10.1016/j.eng.2020.07.0042095-8099/©2020 THE COMEORS.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程杂志主页：www.elsevier.com/locate/engA. Mears and J. Martin / Engineering 6（2020）736-738737图1.一、 一切照旧。来源：SwitchDin。(1) 绿色波段的干预措施预计将对资产所有者产生中性或有益的影响。示例包括调度任意负载，如池泵或PV输出解除限制（例如，高于默认的出口限制）。(2) 对橙色带的干预可能会产生经济影响，但不会对便利性或舒适性产生影响。在未来的电网中，有许多活跃的产消者，这些干预可能会得到经济补偿。同样，网络可能会为光伏或电池系统所有者提供更有利可图和灵活的连接协议，否则他们将受到能源出口限制。(3) 红色带表示在警告最少的情况下可能对最终用户产生更重大的财务或舒适相关影响的干预措施这些部分中的项目只有在家庭明确同意和/或以换取大量补偿的情况下才能允许。在大多数情况下，这些将是紧急措施，其中调度发生，以保持电网稳定性。3. 聚焦：西澳大利亚地区DER管理案例研究Horizon Power and DevelopmentWA作为服务于西澳大利亚地区的公用事业公司，Horizon Power希望研究在网络运营中更好地利用DER的方案Smart Sun Pilot在由单极Transformer供电的住宅开发区的大约30个站点部署了一系列DER设备类型。Smart Sun Pilot中的住户在站点级别作为灵活负载进行管理。澳大利亚能源技术公司SwitchDin以水滴控制器的形式为一系列设备类型和品牌提供Droplets充当站点级别的协议转换器，连接到SwitchDin用于项目范围的编排。Droplet也安装在Transformer上，以监测电压水平和通过Transformer的网络功率流。结合来自家庭的数据，这使得通过SwitchDin的Stormcloud云平台对本地网络进行闭环控制Smart Sun Pilot的目标是：(1) 在管理配电Transformer上的反向功率流的(2)降低配电Transformer的峰值电力需求。(3) 使更多的客户能够连接到现有的基础设施，从而降低住宅地段的开发成本。最终，Horizon Power能够展示DER的聚合控制，以管理峰值负载并防止Transformer上的反向功率流，如下图2所示。对于Smart Sun，资源调度的时间间隔为5分钟，这是国家电力市场（NEM）上批发电力的当前交易间隔和即将结算间隔。这意味着，从该项目的学习有影响的DER的管理都在LV网络和批发电力市场交易。重要的是，Smart Sun Pilot提供了Horizon Power详细的管理定制功能，以及可定制的优序、设备分组和设备使用周期和调度持续时间的策略。4. 期待主动的、公用事业驱动的DER管理的机会超出了电池充电和放电的范围。优化未来的能源系统将涉及对能源的可见性和控制。一系列DER资产在站点级别以及低压网络和能源市场级别运行。将DER作为多样化、灵活的负载进行管理将为系统运营商和系统所有者带来更多机会。738A. 米尔斯， 马丁/工程 6 （2020）736图二. (a)为防止通过当地杆上Transformer的反向电力流，在居民区战略计划减少多余的太阳能光伏的例子;（b）在（a）中实施的光伏削减对当地配电Transformer负载的影响。数据来自Horizon Power/DevelopmentWA Smart Sun Pilot with SwitchDin。来源：SwitchDin。
