中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：我們習(xí)慣把屬于用戶電力資產(chǎn)的部分稱為表后，把歸屬于電網(wǎng)電力資產(chǎn)的部分稱為表前。
在表前，也就是公共電網(wǎng)的范圍內(nèi)，電力市場(chǎng)每個(gè)交易周期出清交易結(jié)果，連接到這個(gè)大電網(wǎng)上的電源和負(fù)荷都會(huì)出清本周期的電量，同時(shí)也伴有該周期的價(jià)格。
基于集中競(jìng)價(jià)，統(tǒng)一出清的方式，在電網(wǎng)不發(fā)生阻塞的情況下，不論是發(fā)電側(cè)還是用電側(cè)，共享同一個(gè)價(jià)格。
但是對(duì)于不同的電源，因?yàn)檫呺H發(fā)電成本不同，導(dǎo)致邊際成本低于出清價(jià)格的電源機(jī)組會(huì)獲得本周期的出清電量，也就是要按計(jì)劃執(zhí)行的上網(wǎng)電量。
簡(jiǎn)而言之，在某個(gè)電網(wǎng)不受阻塞限制的交易周期內(nèi)，成本越低的電源在出清序列上就越往前排。在用戶側(cè)報(bào)量不報(bào)價(jià)的前提下，出清的結(jié)果也就代表了整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)前最低的發(fā)電成本。
雖然這是表前電力市場(chǎng)的規(guī)矩，但是放在表后微電網(wǎng)里，我覺得同樣值得能量管理系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行借鑒，進(jìn)而獲取最低的用電成本。
表后“市場(chǎng)”電源排序
以源網(wǎng)荷儲(chǔ)為四要素的微電網(wǎng)系統(tǒng)，可以通過控制負(fù)荷、分布式電源和儲(chǔ)能的功率曲線來達(dá)到控制網(wǎng)側(cè)交換功率曲線的目的，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)用電成本和發(fā)電收益的可控。
但反過來想，當(dāng)某個(gè)時(shí)段內(nèi)負(fù)荷需求量確定時(shí)，可以向負(fù)荷提供電能的分布式電源、網(wǎng)側(cè)功率還有儲(chǔ)能系統(tǒng)該如何分配電能量似乎也可以通過“市場(chǎng)”的方式來解決。
參照表前的電能量市場(chǎng)，表后這個(gè)小市場(chǎng)基于的是用戶的配電網(wǎng)，全部電源和負(fù)荷也是連接到同一個(gè)網(wǎng)上的，而且這個(gè)網(wǎng)不會(huì)發(fā)生阻塞。
那么每個(gè)周期內(nèi)，電源成本的排序就成為了出清的唯一依據(jù)。
分布式光伏發(fā)電的成本最低，邊際成本為0，出清序列和大市場(chǎng)中的新能源電量一樣，都是排列在前序位置的。
儲(chǔ)能系統(tǒng)放電的成本次之，但不會(huì)是0，因?yàn)閮?chǔ)能之所以能放電的原因是因?yàn)槠湓缧r(shí)段進(jìn)行了充電，而充電是有成本的。
儲(chǔ)能充電時(shí)作為用電負(fù)荷，其充電來源在這個(gè)小微電網(wǎng)系統(tǒng)里有兩個(gè)，可能是光伏電量，也可能是網(wǎng)側(cè)下網(wǎng)電量。
當(dāng)光伏發(fā)電量較大，完全滿足電力負(fù)荷需要時(shí)，余量電如果不存儲(chǔ)，那么只能上網(wǎng)銷售了。而如果被儲(chǔ)能電池充進(jìn)來，那么對(duì)應(yīng)的充電成本就是光伏余量上網(wǎng)電丟失的“機(jī)會(huì)成本”，也就是余量上網(wǎng)電價(jià)，目前多為當(dāng)?shù)厝济夯鶞?zhǔn)價(jià)。
當(dāng)光伏發(fā)電量較小時(shí)，不能滿足電力負(fù)荷需要，所以需要網(wǎng)側(cè)電量來補(bǔ)充，儲(chǔ)能如果是這個(gè)時(shí)段進(jìn)行的充電，那么對(duì)應(yīng)的成本就是此時(shí)下網(wǎng)電量對(duì)應(yīng)的到戶分時(shí)電價(jià)。
注意這里也有一個(gè)置換的概念，就算儲(chǔ)能把光伏余量電充進(jìn)來了，但并不是說實(shí)際進(jìn)到儲(chǔ)能電池的里的電能量就一定是光伏發(fā)出的電能量。
這其實(shí)和網(wǎng)側(cè)電力市場(chǎng)一樣，哪怕你簽約了綠電合同，也難說是光伏電站或者風(fēng)電場(chǎng)的電送到的你家門口。
因?yàn)槲覀円呀?jīng)默認(rèn)在每個(gè)時(shí)刻分布式電源是優(yōu)先去滿足本地電力負(fù)荷的需求，那么光伏所發(fā)的電能在結(jié)算方面是優(yōu)先匹配給負(fù)荷的，剩余的才會(huì)配置給儲(chǔ)能這個(gè)充電負(fù)荷。
不過不論怎樣，每個(gè)周期內(nèi)儲(chǔ)能如果可以提供放電量，那么必然會(huì)伴隨著這些放電量的充電成本。
最后就是網(wǎng)側(cè)供電量的到戶電價(jià)了，這是整體的價(jià)格，包含輸配電價(jià)、線損、系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)和基金等等，因?yàn)槲覀冏罱K要考量的是整體的電費(fèi)，而并非只是交易部分。
有了這樣的價(jià)格排序，再結(jié)合負(fù)荷的需求量我們就可以開展“出清”工作了，這里還涉及到“報(bào)量”的問題。
光伏在這個(gè)周期內(nèi)的發(fā)電量主要還是要預(yù)測(cè)，儲(chǔ)能在這個(gè)周期內(nèi)的放電量要看電池組的剩余容量以及放電額定功率，而網(wǎng)側(cè)供電量可以視為是“無限大”，只要不超過用戶整體的報(bào)裝額定容量即可。
至于這個(gè)交易周期如何選取，還是要看分時(shí)電價(jià)的顆粒度，很多還在執(zhí)行行政分時(shí)到戶電價(jià)的省份就可以把這個(gè)周期設(shè)定為1小時(shí)，畢竟每個(gè)小時(shí)內(nèi)的到戶電價(jià)是一定的，那么對(duì)應(yīng)網(wǎng)側(cè)電量，儲(chǔ)能電量的成本也就確定了。
整日優(yōu)化
清楚了這個(gè)表后虛擬市場(chǎng)的競(jìng)價(jià)排名后，是否就可以逐一出清每個(gè)交易周期的結(jié)果了呢？
并非如此，表前電力市場(chǎng)對(duì)于日前市場(chǎng)出清的是整天的結(jié)果，進(jìn)行的是聯(lián)合優(yōu)化，目的是實(shí)現(xiàn)全天供電成本的最小化，而并非是每個(gè)交易周期的供電成本最小化。
套用在我們這個(gè)表后小市場(chǎng)，儲(chǔ)能的身份就不能當(dāng)成一個(gè)電源，而是類似表前的獨(dú)立儲(chǔ)能一樣。
將儲(chǔ)能充放電的能力放置在全天范圍內(nèi)進(jìn)行考慮，降低整天的供電成本。
比如說在某個(gè)時(shí)段內(nèi)的電源排序，光伏最低，儲(chǔ)能放電量次之，隨后是網(wǎng)側(cè)電源，但此時(shí)如果是用戶的電價(jià)平時(shí)段，儲(chǔ)能在此刻放電量，那么在之后峰時(shí)段可能就不具備放電的能力了。
而這個(gè)行為所抵消的網(wǎng)側(cè)供電成本不如在峰時(shí)段放電大，所以雖然實(shí)現(xiàn)了某個(gè)周期內(nèi)的供電成本最小化，但并未顧及全天供電成本的最小化。
那么，最后關(guān)于整日的優(yōu)化，就是要使得全部交易周期內(nèi)的供電成本最小化，轉(zhuǎn)化成函數(shù)形式就和表前現(xiàn)貨市場(chǎng)的目標(biāo)函數(shù)很類似，即光伏電源和網(wǎng)側(cè)電源以及儲(chǔ)能充放電成本之和的最小化。
而邊界條件為功率平衡以及光伏和儲(chǔ)能的額定容量等等。
這樣基于每日的優(yōu)化就可以使得用戶電能量費(fèi)用實(shí)現(xiàn)成本最優(yōu)，但這也要求對(duì)光伏出力，負(fù)荷需求有良好的預(yù)測(cè)能力，同時(shí)也要對(duì)每個(gè)周期網(wǎng)側(cè)到戶電價(jià)有明確的認(rèn)識(shí)。
能夠事前確定到戶電價(jià)的情況最好，至少也要清楚當(dāng)前時(shí)段價(jià)格是位于尖峰平谷深哪個(gè)時(shí)刻，但有些地區(qū)的分時(shí)到戶電價(jià)屬于事后發(fā)布，這就要求對(duì)分時(shí)電價(jià)也要具備一定的預(yù)判。
總之，還是要基于一定的預(yù)測(cè)能力來給出相應(yīng)的控制策略，通過每天實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的反饋，不斷強(qiáng)化預(yù)測(cè)能力，持續(xù)優(yōu)化控制策略，這就是每個(gè)EMC能量管理系統(tǒng)每天要做的復(fù)盤和迭代。
全月考量
事還不止于此，因?yàn)槲覀冏鳛槲㈦娋W(wǎng)運(yùn)行的目的是降低整體的電費(fèi)，所以也不能忽略基本電費(fèi)和力調(diào)電費(fèi)。
而這兩項(xiàng)電費(fèi)考量的是全月的情況，一個(gè)是月實(shí)際最大需量，一個(gè)月累積的功率因數(shù)。
所以在進(jìn)行每日的策略出清時(shí)，有必要將這兩個(gè)費(fèi)用當(dāng)成約束條件納入到出清邊界里。
儲(chǔ)能充電是否要抬高月實(shí)際最大需量，在抬需和峰谷套利之間要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)上的選擇。
光伏削減的網(wǎng)側(cè)電量是否會(huì)影響到需量基本電費(fèi)9折的判定，是否要降載光伏以獲取更多的基本電費(fèi)減免。
因?yàn)楣夥尤攵鴮?dǎo)致的功率因數(shù)降低是否要通過光伏或者儲(chǔ)能來提供無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，提供無功會(huì)占用設(shè)備容量，進(jìn)而降低本時(shí)段的發(fā)電量或者充放電量。
這些都需要考慮，而一切的目標(biāo)都是為了最低的供電成本。
小結(jié)
實(shí)際上，表前電力市場(chǎng)的一些出清規(guī)則套用到表后的源網(wǎng)荷儲(chǔ)也是適配的，這也比較符合電力系統(tǒng)樹狀的由上及下分布，大電網(wǎng)里有的元素在小微電網(wǎng)里也有，那么大電網(wǎng)適合的市場(chǎng)運(yùn)行邏輯在小電網(wǎng)里也理應(yīng)適用。
不僅如此，因?yàn)榇箅娋W(wǎng)市場(chǎng)交易僅針對(duì)交易電費(fèi)，而小電網(wǎng)用戶的電費(fèi)還包含力調(diào)和基本電費(fèi)，所以相比起大電網(wǎng)的出清規(guī)則又多了兩項(xiàng)需要考慮的邊界。
不過好在小電網(wǎng)隸屬于用戶配網(wǎng)，不會(huì)發(fā)生阻塞，也就不存在所謂的節(jié)點(diǎn)電價(jià)，這是可以簡(jiǎn)化出清過程的。
綜上，這些邏輯都要靠能量管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，而一個(gè)EMS不單單是做個(gè)漂亮的數(shù)據(jù)大屏，把一些已經(jīng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)采集全，展示好而已。
其對(duì)于整個(gè)微電網(wǎng)的運(yùn)行，全部資源的調(diào)度都要進(jìn)行事前計(jì)劃，履行事中執(zhí)行，做好事后復(fù)盤。這也就奠定了能量管理系統(tǒng)在微電網(wǎng)以及虛擬電廠中的地位，絕對(duì)的大腦核心位置。
當(dāng)然，管理系統(tǒng)履行策略分析以及執(zhí)行都要基于數(shù)據(jù)的采集和預(yù)判，那么終端設(shè)備就要具備相應(yīng)的能力。
