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摘要：隨著全球能源結構向低碳化、智能化轉型，分布式光伏發電的大規模并網給電力系統帶來了新的挑戰與機遇。本文深入探討了虛擬儲能系統（Virtual Energy Storage System，VESS）與分布式光伏儲能的協同優化策略，分析了其在提升新能源消納率、降低電網運行成本、增強系統靈活性等方面的關鍵作用。通過理論模型構建、技術方案比較和實際案例分析，本文系統闡述了虛擬儲能與物理儲能的互補機制，并提出了面向不同應用場景的協同優化方法。研究結果表明，虛擬儲能與分布式光伏儲能的協同運行能夠顯著提高能源利用效率，降低碳排放，為構建新型電力系統提供重要技術支撐。
關鍵詞：虛擬儲能系統；分布式光伏；儲能協同優化；微電網；虛擬電廠
在“雙碳"目標的推動下，可再生能源的快速發展為能源系統帶來了新的挑戰與機遇。分布式光伏的普及使得電力供應更加清潔，但其波動性和間歇性也給電網穩定運行帶來了壓力。如何利用分布式光伏與儲能系統，實現能源的靈活調度與優化管理？虛擬儲能系統（Virtual Energy Storage System, VESS）與分布式光伏儲能的協同優化，正成為行業關注的焦點。
虛擬儲能系統（VESS）是一種通過智能算法和需求側管理技術，將分散的、可調節的電力負荷（如空調、電動汽車、工業設備等）聚合起來，模擬傳統儲能電池的充放電行為，從而提供靈活的電力調節能力。相較于物理儲能，VESS具有投資成本低、響應速度快、資源利用率高等優勢。
分布式光伏發電受天氣影響較大，容易出現供需不匹配的情況。傳統解決方案是搭配物理儲能（如鋰電池），但高昂的初始投資和有限的壽命制約了其大規模應用。而虛擬儲能系統的引入，可以與物理儲能形成互補，通過需求側響應、負荷轉移等方式，提升系統的經濟性和穩定性。
協同優化的核心價值
提高光伏消納率：通過VESS的動態調節，減少棄光現象，利用可再生能源。
降低儲能投資成本：減少對物理儲能的依賴，優化資源配置，提高整體經濟性。
增強電網靈活性：快速響應電網需求，參與調峰填谷、頻率調節等輔助服務。
提升用戶收益：通過峰谷電價套利、需求響應補貼等方式，降低用電成本。
3.1工業園區能源管理
在工業園區，分布式光伏+儲能+VESS的協同模式可以優化生產用電，降低峰值負荷，減少電費支出。例如，某工業園區通過虛擬儲能調度空調、水泵等柔性負荷，年節省電費超20%。
3.2微電網與智能社區
在微電網中，虛擬儲能可以與戶用光伏、家用儲能電池協同運行，實現社區內能源的自給自足和優化交易。
3.3電力市場輔助服務
VESS可以聚合大量分布式資源，參與電力市場的調頻、備用等服務，為運營商創造額外收益。
4.1安科瑞智慧能源管理平臺
AcrelEMS 智慧能源管理平臺是針對企業微電網的能效管理平臺，對企業微電網分布式電源、市政電源、儲能系統、充電設施以及各類交直流負荷的運行狀態實時監視、智能預測、動態調配，優化策略，診斷告警，可調度源荷有序互動、能源全景分析，滿足企業微電網能效管理數字化、安全分析智能化、調整控制動態化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲充資源之間的靈活互動與經濟運行，為用戶降低能源成本，提高微電網運行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平臺可以接受虛擬電廠的調度指令和需求響應，是虛擬電廠平臺的企業級子系統。
圖1 AcrelEMS 智慧能源管理平臺主界面
4.2平臺結構
系統覆蓋企業微電網“源-網-荷-儲-充"各環節，通過智能網關采集測控裝置、光伏、儲能、充電樁、常規負荷數據，根據負荷變化和電網調度進行優化控制，促進新能源消納的同時降低對電網的至大需量，使之運行安全。
圖2 AcrelEMS 智慧能源管理平臺結構
4.3平臺功能
4.3.1.能源數字化展示
通過展示大屏實時顯示市電、光伏、風電、儲能、充電樁以及其它負荷數據，快速了解能源運行情況。
4.3.2協調控制策略
通過優化控制儲能和可控負載提升實現新能源消納、需量控制、峰谷套利；平滑系統出力，并顯示優化前和優化后能源曲線對比等。
4.3.3.智能預測
結合氣象數據，歷史數據對光伏、風力發電功率和負荷功率進行預測，并與實際功率進行對比分析，通過儲能系統和負荷控制實現優化調度，降低需量和用電成本。
4.3.4.能耗分析
采集企業電、水、天然氣、冷/熱量等各種能源介質消耗量，進行同環比比較，顯示能源流向，能耗對標，并折算標煤或碳排放等。
4.3.5.有序充電
系統支持接入交直流充電樁，并根據企業負荷和變壓器容量，并和變壓器負荷率進行聯動控制，引導用戶有序充電，保障企業微電網運行安全。
4.3.6.運維巡檢
系統支持任務管理、巡檢/缺陷/消警/搶修記錄以及通知工單管理，并通過北斗定位跟蹤運維人員軌跡，實現運維流程閉環管理。
4.4設備選型
除了智慧能源管理平臺外，還具備現場傳感器、智能網關等設備，組成了完整的“云-邊-端"能源數字化體系，具體包括高低壓配電綜合保護和監測產品、電能質量在線監測裝置、電能質量治理、照明控制、充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為虛擬電廠企業級的能源管理系統提供一站式服務能力。
名稱 | 圖片 | 型號 | 功能 | 應用 |
企業微電網能效管理系統 |
| AcrelEMS | AcrelEMS企業微電網能效管理系統由電力監控及能效管理系統組成，涵蓋了企業中壓變配電系統、應急電源、隔離電源、照明控制、設備運維、環境監測等，貫穿企業能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解企業配電系統運行狀況，并且根據權限可以適用于企業能源管理需要。 | |
協調控制器 |
| ACCU100 | 接口參數：8路485串口，2路CAN，1*HDMI，4*千兆網口，6路DI，6路DO，4G+GPS 策略管理：防逆流、計劃曲線、削峰填谷、需量控制、有功/無功控制、光儲協調等，并支持策略定制; 系統安全：基于不可信模型設計的用戶權限，防止非法用戶侵入；基于數據加密與數據安全驗證技術，采用數據標定與防篡改機制，實現數據固證和可追溯； 運行安全：采集分析包括電池、溫控及消防在內的全站信號與測量數據，實現運行安全預警預測。 | |
中高壓微機保護裝置 |
| AM6、AM5SE | 實現110kV至10kV回路的保護、測量和自動控制功能 | 110kV、10kV回路斷路器 |
電能質量在線監測裝置 |
| APView500 | 集諧波分析/波形采樣/電壓閃變監測/電壓不平衡度監測等穩態監測、電壓暫降/暫升/短時中斷等暫態監測、事件記錄、測量控制等功能為一體，滿足電能質量評估標準，能夠滿足110kV及以下供電系統電能質量監測的要求。 | 110kV、35kV、10kV、0.4kV |
防孤島保護裝置 |
| AM5SE-IS | 防止分布式電源并網發電系統非計劃持續孤島運行的繼電保護措施，防止電網出現孤島效應。裝置具有低電壓保護、過電壓保護、高頻保護、低頻保護、逆功率保護、檢同期、有壓合閘等保護功能。 | 110kV、35kV、10kV、0.4kV |
動態諧波無功補償系統 |
| AnCos*/*-G Ⅰ型 | 同時具備諧波治理、無功功率線性補償與三相電流平衡治理和穩定電壓的功能,響應時間快，精度高、運行穩定，能根據系統的無功特性自動調整輸出，動態補償功率因數； | 0.4kV電能質量治理 |
多功能儀表 |
| APM520 | 全電力參數測量、復費率電能計量、四象限電能計量、諧波分析以及電能監測和考核管理。 接口功能：帶有RS485/MODBUS協議 | 并網柜、進線柜、母聯柜以及重要回路 |
多功能儀表 |
| AEM96 | 具有全電量測量，諧波畸變率、分時電能統計，開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出。 | 主要用于電能計量和監測 |
電能表 |
| DTSD1352 | 具有全電量測量，電能統計，80A內可直接接入，導軌安裝。 | 低壓配電箱 |
物聯網儀表 |
| ADW300W | 主要用于計量中低壓配電的三相電氣參數，采集狀態量并控制斷路器，可靈活安裝于配電箱內，自帶開口式互感器，可實現不停電安裝，具備RS485、4G、LoRaWan無線通信功能，適用于配電系統數字化改造。 | 微電網數字化改造 |
物聯網儀表 |
| ARCM300 | 三相交流電能計量、漏電電流測量、諧波分析、4路溫度采集功能，通過對配電回路的剩余電流、導線溫度等火災危險參數實施監控和管理，可采集狀態量或控制斷路器，具備RS485通訊或4G通訊功能。 | 微電網電氣消防和數字化改造 |
直流電能表 |
| DJSF1352-RN | 可測量直流系統中的電壓、電流、功率以及正反向電能等，配套霍爾傳感器(可選)。 | 直流計量 |
馬達保護 |
| ARD3M | 電動機保護控制器，適用于額定電壓至 660V 的低壓電動機回路，集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動機安全運行，強大的邏輯可編程功能可以滿足各種控制要求，多種可選配的通訊方式適應現場不同的總線通訊需求。 | 電機保護控制 |
智慧斷路器 |
| ASCB1LE-63-C63-4P/Z4G | 三相智能微型斷路器，具備普通微斷保護和控制功能，同時具備電流、電壓、功率、電能測量功能，支持漏電保護和用電行為特征識別，支持遠程控制，4G通訊。 | 末端配電 |
防火限流式保護器 |
| ASCP200-63D | 可實現短路限流滅弧保護、過載限流保護、過/欠壓保護、漏電監測、線纜溫度監測、內部超溫限流保護等，電流0-63A，RS485通訊 | 末端配電保護 |
遙信遙控單元 |
| ARTU100 | 具備開關量采集和繼電器輸出控制功能，導軌式安裝，485通訊，可實現斷路器或接觸器的遠程控制和狀態量采集。 | 狀態量采集和控制輸出 |
電動汽車充電樁 |
| AEV200-DC60S AEV200-DC80D AEV200-DC120S AEV200-DC160S | 輸出功率160/120/80/60kW直流充電樁，滿足快速充電的需要。 | 充電樁運營和充電控制 |
智能網關 |
| ANet-2E4SM | 邊緣計算網關，嵌入式linux系統，網絡通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認證等安全需求，支持斷點續傳，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協議 | 電能、環境等數據采集、轉換和邏輯判斷 |
虛擬儲能系統與分布式光伏儲能的協同優化，不僅能夠提升能源利用效率，還能降低碳排放，推動綠色能源的高質量發展。對于企業、園區、電網運營商而言，這是一次降本增效的機會；對于社會而言，這是邁向可持續未來的重要一步。
