【节能学院】从 “靠天吃饭” 到 “有序协同”：揭秘源网荷储如何驯服风电光伏的 “脾气”

风和太阳，都是清洁能源里的 “优等生”—— 既能发电，又不排碳，好处实实在在。可它们也有个头疼的问题：时断时续，出力时高时低。比如正午太阳正烈，光伏板卯足了劲发电，多出来的电常没处去；到了夜里，没风也没光，偏偏赶上用电高峰，电网稍不注意就容易 “掉链子”。那怎么才能让清洁能源既发得足、又用得稳？答案，就藏在 “源网荷储协调控制” 这门技术里。今天，咱们就来好好说说，这套技术到底有多神通。

一、清洁能源消纳，难就难在 “不稳定”

以前的电网，主力是火电、水电，出力稳得像老黄牛 —— 你要多少，它基本能稳稳当当供上。可如今，风电、光伏成了 “主力军”，新问题就冒出来了：风电完全是 “看天吃饭” 的性子：风速低于 3 米 / 秒 —— 比人散步还慢时，风机压根转不起来；一旦超过 25 米 / 秒 —— 差不多是 10 级大风的力道，就得停机保安全。哪怕在中间这段 “有效风速” 里，发电量也总跟着风势忽高忽低，没个准头。

光伏靠太阳赏饭：早上下午光照弱，中午很强；遇到乌云飘过，出力能瞬间掉一半，比翻书还快。

储能和用电负荷也来 “添堵”：储能充放电要是没协调好，反而会火上浇油，让电网波动更厉害；工厂突然满负荷开机、千家万户空调集体启动，都会让用电负荷像 “蹦极” 一样剧烈起伏。这些问题一叠加，就像一群各走各道的路人，谁也不看谁，随时可能撞成一团。某风电场监测显示，没这套协调控制时，风机电压波动能超 30%，储能功率忽上忽下，严重时甚至会引发局部停电。

二、源网荷储协同，就像给能源装了 “智能导航”

要让清洁能源用得稳，就得让 “源（电源）、网（电网）、荷（负荷）、储（储能）” 像一支球队那样配合 —— 前锋（电源）冲锋，中场（电网）调度，后卫（储能）补位，替补（可调节负荷）随时待命。具体怎么做呢？

第一步：给每个环节建 “数字模型”，摸清脾气

就像看病要先做检查，协调控制前得给每个设备 “画像”：

风机模型：记录它在不同风速下的出力曲线，比如风速 5 米 / 秒时发多少电，10 米 / 秒时又能发多少，超过 25 米 / 秒就自动 “罢工”。

光伏模型：不光看光照强度，还要算温度影响 —— 夏天电池板温度太高，发电效率会下降，就像人热得没力气干活。

储能模型：知道它至多能存多少电，充放电速度有多快，就像知道冰箱能装多少东西，制冷有多快。

负荷模型：区分哪些负荷能停（比如工厂非急需生产），哪些不能停（比如医院设备），就像给乘客分 “优先级”。

有了这些模型，系统就能预判：“明天中午 12 点光照强，光伏能发 100 万千瓦，刚好够商业区用电，储能可以歇着；晚上 8 点没太阳，风电预计发 50 万千瓦，得让储能放 30 万千瓦，再让工厂错峰 20 万千瓦。”

第二步：全局信息 “共享”，不让任何设备 “掉队”

电网里的设备成千上万，分布在几十甚至上百公里内，怎么让它们 “齐心”？靠的是 “平均一致性算法”—— 就像微信群里共享位置，每个节点（变电站、风机、储能站）都能实时看到全局状态：

某区域突然缺电，附近的储能站会收到 “请放电” 的信号；

光伏出力突增，远处的工厂会收到 “可以多开工” 的通知；

电压快超标时，风机自动调整出力，就像司机看到红灯减速。

某省级电网的实践显示，用上这个算法后，信息传递延迟从秒级降到毫秒级，就像从写信变成视频通话，反应速度提升 100 倍。

第三步：按 “频率” 指挥，稳住电网 “心跳”

电网有个 “生命线”—— 频率（我国标准是 50Hz），就像人的心跳，太高太低都危险。协调控制的核心，就是让频率稳在 50Hz 左右：

频率高于 50Hz：说明发电多了，让储能赶紧充电，光伏、风机适当 “歇口气”，甚至让工厂多用电（比如提前加热水箱）。

频率低于 50Hz：说明电不够了，让储能放电，柴油发电机（备用电源）启动，同时让非关键负荷暂时 “休息”（比如商场暂时关掉部分照明）。

某工业园区的测试显示，这套策略能让频率波动控制在 0.5Hz 以内，比没控制时稳定 60% 以上。

三、效果有多好？数据来说话

某实验对比了三种控制方法：传统方法、模糊算法、本文的协同控制方法，结果一目了然：

1. 风机电压稳如 “定海神针”

没控制时，风机电压像坐过山车，波动超过 30%，甚至会触发保护装置 “跳闸”。用了协同控制后，电压波动能压到 10% 以内，就像从颠簸土路开到了高速路。 某风电场的师傅说：“以前电压一波动，风机就‘报警’，一天要手动复位好几次；现在基本不用管，手机上看曲线平得像尺子。”

2. 储能出力不再 “蹦极”

储能就像电网的 “充电宝”，充放电不稳定比不用还糟。实验显示，传统方法下储能功率波动能到 50%，而协同控制后能控制在 15% 以内。

某储能站的数据显示，协调控制后，每天充放电效率提高了 12%，相当于多存了 3000 度电，够 200 户家庭用一天。

3. 负荷 “削峰填谷”，用电更经济

可调节负荷就像 “弹性海绵”，高峰时缩一缩，低谷时舒展开。某商业区的测试显示，通过价格信号（高峰电价高，低谷低），能让空调负荷错峰 15%，既减少停电风险，又能让用户省电费。

四、安科瑞源网荷储一体化管理系统

1.安科瑞智慧能源管理平台

AcrelEMS 智慧能源管理平台是针对企业微电网的能效管理平台，对企业微电网分布式电源、市政电源、储能系统、充电设施以及各类交直流负荷的运行状态实时监视、智能预测、动态调配，优化策略，诊断告警，可调度源荷有序互动、能源全景分析，满足企业微电网能效管理数字化、安全分析智能化、调整控制动态化、全景分析可视化的需求，完成不同策略下光储充资源之间的灵活互动与经济运行，为用户降低能源成本，提高微电网运行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平台可以接受虚拟电厂的调度指令和需求响应，是虚拟电厂平台的企业级子系统。

图1 AcrelEMS 智慧能源管理平台主界面

2.平台结构

系统覆盖企业微电网“源-网-荷-储-充”各环节，通过智能网关采集测控装置、光伏、储能、充电桩、

常规负荷数据，根据负荷变化和电网调度进行优化控制，促进新能源消纳的同时降低对电网的至大需量，使之运行安全。

图2 AcrelEMS 智慧能源管理平台结构

3.平台功能

1）能源数字化展示

通过展示大屏实时显示市电、光伏、风电、储能、充电桩以及其它负荷数据，快速了解能源运行情况。

2）优化控制

直观显示能源生产及流向，包括市电、光伏、储能充电及消耗过程，通过优化控制储能和可控负载提升新能源消纳，削峰填谷，平滑系统出力，并显示优化前和优化后能源曲线对比等。

3）智能预测

结合气象数据，历史数据对光伏、风力发电功率和负荷功率进行预测，并与实际功率进行对比分析，通过储能系统和负荷控制实现优化调度，降低需量和用电成本。

4）能耗分析

采集企业电、水、天然气、冷/热量等各种能源介质消耗量，进行同环比比较，显示能源流向，能耗对标，并折算标煤或碳排放等。

5）有序充电

系统支持接入交直流充电桩，并根据企业负荷和变压器容量，并和变压器负荷率进行联动控制，引导用户有序充电，保障企业微电网运行安全。

6）运维巡检

系统支持任务管理、巡检/缺陷/消警/抢修记录以及通知工单管理，并通过北斗定位跟踪运维人员轨迹，实现运维流程闭环管理。

7）设备选型

除了智慧能源管理平台外，还具备现场传感器、智能网关等设备，组成了完整的“云-边-端”能源数字化体系，具体包括高低压配电综合保护和监测产品、电能质量在线监测装置、电能质量治理、照明控制、充电桩、电气消防类解决方案等，可以为虚拟电厂企业级的能源管理系统提供一站式服务能力。

五、未来可期：清洁能源再多也不怕

在双碳目标推进下，源网荷储协同控制愈发重要，安科瑞智慧能源管理平台通过动态消纳、柔性调节与智能聚合，适配多场景：实现电动汽车夜间低谷充电、午间光伏大发时反向售电增收，支持智能工厂依电网负荷调整生产节奏并获取补贴，还能整合分散的屋顶光伏、小区储能及电动汽车形成虚拟电厂参与电网调节并按贡献分配收益，某新能源示范城应用后，清洁能源渗透率从 30% 提升至 60% 以上，保障电网稳定的同时年减少燃煤 200 万吨，相当于种 1000 万棵树，充分展现了平台在推动能源利用与低碳转型中的价值。