能源管理与电网灵活性报告

内容 347891011居住灵活性灵活性数据模型灵活性形式用户体验与控制引言灵活性：范围和应用国际住宅灵活性的实例 12 使能技术 24 结论与下一步22标准化格局 引言 范围内住宅灵活性的实施情况，以及为决策者和技术从业者提供支持、促进这一重要发展的已发布和拟发布的标准。 为：“柔性是指改变电力消耗或产生的地点或时间”。 能源系统，其重要性日益凸显。向可再生能源发电、电制冷、电供暖和电交通的转变，正推动人们摆脱传统的电网管理技术，并日益广泛地利用电网的灵活性。 手准备可与之配合的设备。电力用户将越来越多地获得参与新型灵活性产品的机会，其新设备将预先启用以响应电网信号，为消费者提供向清洁能源的更低成本转型，并为生活受影响甚微或不受影响的消费者带来更低的电费。 直是标准化的主要焦点。 电网灵活性是指电力负荷和发电机能根据电网发出的信号调整其运行，以保持供需平衡、避免电缆和资产过载并维持电网稳定的能力。灵活性可应用于电力网络的各个层级，涵盖发电和用电两端，并包含众多市场领域、应用和技术。该术语DemandSide Response（DSR）也被使用，含义相似。 灵活性的一项关键原则是，在大多数情况下，它将需求从需求量高的时期转移到需求量低的时期，并且理想情况下，客户对这一变化毫无察觉。例如，一辆需要夜间充电且仅需充电几小时的电动汽车，其充电时段可以转移到夜间任何两个小时内，而不会对客户产生任何影响。 灵活性：范围和应用 器设定点并降低舒适度水平，可以在短期内削减供暖和制冷需求。然而，这通常被控制在客户可以接受的程度，并且他们可以通过较低的电费来获得补偿。 管理，而消费者负荷通常被视为既定不变，尽管存在例外情况，例如英国的“经济7”计划，该计划在夜间需求低谷时段提供较低成本的电力，以给电热储存器充电，从而维持大型发电站的负荷。 频率与电压限制 灵活性的驱动因素 应对这一挑战存在两大主要作用，大致相当于频率和电压限制的灵活性。3 实现净零排放意味着我们必须出于数个原因，更充分地利用需求侧灵活性。 当系统输入的功率不足以满足需求，导致电网频率下降时，就会出现频率约束。利用灵活性来管理这种情况被称为频率响应。原则上，系统任何位置的灵活性都有助于频率响应。转向风能和太阳能发电将失去对发电量的控制能力；其发电的边际成本较低，这意味着它们将被持续运行，其发电量将随天气变化。随着可调度发电能力的丧失，我们必须越来越转向管理需求 当输电或配电电缆达到其最大容量，且输电线路的电阻导致电压降时，就会出现电压约束。利用灵活性将电缆保持在运行限制范围内。电压灵活性只有在它影响过载线路的负载时才有帮助，因此通常是一种区域性或本地服务。因此，当利用灵活性来减少对住宅附近的低压（LV）网络的约束时，这种灵活性必须来自网络相同部分；如果该负载由住宅负载组成，那么我们必须向住宅负使用量的增长，将给电力网络带来更大压力，甚至可能超出其当前容量。在城区大规模采用热泵和电动汽车，需要在配电网层面控制这些负荷。而当大规模可再生能源发电远离主要负荷中心时，可能导致输电线路没有足够容量将电力输送给客户。 载寻求灵活性。 （V2G）的新选择，鉴于全国电动汽车提供的储能容量总和，它可以为网络提供显著支持。 5©2026 BSI. All rights reserved. 来自住宅负荷的频率响应虽然单个数值不大，但在许多家庭响应且个体负荷被合并或聚合时，却能做出显著贡献。值得庆幸的是，得到国际标准支持的新技术正提供实现这一点的工具。 通过将需求转移或调整至供应不足或网络容量有限的时段之外来管理这些约束。 来自DSO。DSO向聚合商支付任何款项，然后由聚合商转交给他们的客户。住宅灵活性面临的另一个挑战在于技术中立性。对于聚合商和分布式系统运营商而言，能够忽略其控制设备的具体细节是非尽管所有尺度的灵活性共享相同的基本概念，但不同的市场部门有着非常不同的要求；来自单个大型站点的灵活性服务的财务价值足以证明定制化安排的合理性，而单个房产的住宅灵活性价值则要低得多，并且安排必须能够方便地扩展，且每个站点的成本要低。 常有必要的。这一挑战已通过制定标准得到解决，这些标准定义了可适用于任何智能设备的通用灵活性形式，从而使得聚合商能够向所有能源智能设备（ESAs）提出灵活性需求，并在分布式系统运营商请求时调度所提供的资源。 将他们组合成足以与网络公司签约的大负载。聚合商与配电系统运营商（DSO）签约，并根据信号管理客户负载。 居住灵活性 聚合器汇集众多家庭的灵活性，并协调对配电系统运营商发出的信号的响应，使小型住宅负荷能够提供有意义的系统服务。 澳大利亚正利用灵活性来管理嵌入式光伏发电的产量，而新西兰已通过使用电动汽车智能充电，确定了到2050年可节省40亿新西兰元用于配电网强化。 世界各国正致力于提升住宅灵活性能力。在英国，能源安全与净零排放部（DESNZ）已阐述其关于灵活性的目标： “机遇巨大，因为电池存储和以消费者为主导的灵活性具有可扩展性，并且相对容易部署。” 国际住宅灵活性的实例 ONET Lite规范”，该规范被认定为家庭能源管理系统（HEMS）的标准协议。 的成本更高的发电量和相关电网基础设施，同时保持供应安全 利福尼亚州能源委员会指出：“然而，许多可再生能源每天产生的电量各不相同。为确保电网可靠性，来自可再生能源的可用电力必须与所使用的电量及使用时间相匹配”。 11 例如，在2024年德国引入的一项法规规定，为换取更快的连接速度和更低的费率，热泵、电动汽车充电器和电池储能单元在需要时必须能够受当地电网控制，以管理本 常规操作：客户及其系统根据千瓦时（kWh）价格信号来最小化其能源成本。通常，价格信号遵循发电成本，但当本地电网约束条件是可预测的时，区域电网运营商（DSO）原则上可以使用常规模式来管理本地电网需求。 灵活性形式 ，客户会直接或通过聚合器对其信号做出响应。 AS 1878 P 定义了技术框架，使能源智能家电能够安全且互操作地参与需求侧响应（DSR）。新发布 的 2026 年版本反映了显著的行业成熟度和反馈，支持大规模以消费者为主导的灵活性。 一些与住宅客户相关。 其行为。例如，如果电网频率过低，表明供应能力不足，热泵可能需要延迟启动。 它们描述了国际实施中共享的基本灵活性方法。 允许网络在加固完成前提供受限连接，以便在电网无法接纳时，可指示发电机减少其输出。这种方法也可应用于新的需求连接，即使是在住宅层面。 系统运营商（NESO）可在以下链接找到：ESO，“需求灵活性服务（DFS）”。https://www.neso.energy/industry-information/balancing-services/de-mand-flexibility-service-dfs [访问于2025年5月22日]。 允许对这些指令进行控制会带来新的挑战。例如，当客户可以自由考虑它们甚至保持清醒时，灵活性指令未必会传达给他们。他们也不太可能愿意花大量时间来考虑灵活性指令。因此，他们很可能需要自动化来替他们处理。 在所提供的客户控制程度上存在一个重要的区别。许多方案允许配电系统运营商（DSO）直接控制客户用电器具，例如，在德国，第14条允许当地DSO在长达两小时的时间内减少客户需求，并且不能拒绝该信号。 用户体验与控制 户会告知其聚合商其家电所能提供的灵活性。当分布式系统运营商（DSO）需要灵活性时，聚合商便可以触发该灵活性提供；这样一来，客户就只在愿意的情况下才提供灵活性。 数据、能源价格数据、日常日程甚至个人日记）的必要性，这无疑是一项巨大的挑战；因此，这意味着用户必须对其数据的隐私性有十足信心。 CENELEC BS EN 50491-12-2 中已定义了多种数据模型，这些模型正被用作制定目前正在开发中的 BS EN IEC 63402-2-2标准的基础。 基于功率裕度控制定义允许的功率限制随时间变化，而非直接控制开关。 灵活性数据模型 求，并调整其功率、能源使用或定时。 允许用户在一段时间范围内调整其需求。 26oC 实现住宅灵活性是一项重大的技术挑战，但新技术的开发，尤其是数字化转型，使得这一目标得以实现。 智能家电与家庭能源管理 理。这项功能可以方便地集成到分布式资源管理系统（DSR系统）中，因为它提供了大部分必要的功能。 使能技术 动性的能源系统。能源和资源效率、脱碳、电气化、部门整合以及能源系统的去中心化，所有这些都需要投入巨大的数字化努力。” 管理电动汽车充电设施（EVSE）的用电需求并避免电网峰值负荷是需求侧响应（DSR）的关键作用，同时也有可能利用V2G（ 车辆到电网）功能，将电池中储存的电力用于支持电网。在用电需求高峰时段，可以将电力从电动汽车中导出，而在需求低谷时段则对电池进行充电。 数字化是实现智能、灵活能源系统的基本要求。”13 需求侧响应（DSR）系统提供了关键组成部分。常规模式下，将依赖客户转移到短时期间，例如半小时费率，智能电表能 在管理日益复杂的家庭能源系统方面所承担的大量负担移除。 够记录和报告这些用电模式，以便用于结算账单。 全屋智能家居及设备控制一个配备齐全的家庭可能拥有光伏系统、电动汽车、热泵、电储能和热储能。为了最大限度地让居民受益而对这些设备进行管理是一项复杂的任务，需要自动化。该控制系统随后可以连接到外部控制器（例如聚合器），并用于让该家庭为更广泛的能源系统提供灵活性。屋顶光伏、储能与自用 屋顶光伏（PV）已变得十分普遍，这一趋势预计将持续增长，通常与电池或电动汽车结合使用。光伏发电的可控性不强，若将其纳入家庭能源管理系统（HEM），则可最大化客户的收益——这样可以将白天的光伏发电储存起来，在客户需求较高、电价更贵时于傍晚使用。 杂。传统的负载，例如电暖器，可以轻易地开关而不会损坏，并且只需使用外部电源开关即可简单地控制它们。 及其他类似产品）的灵活性需要涉及热泵控制系统；应指示热泵进行关机，而不是简单地中断供电。 激励与运营灵活性系统 消费者奖励 从客户那里获得这种程度的灵活性将为他们带来全新的体验，而获得他们的支持与积极参与至关重要。消费者可以通过多种方式获得奖励，市场模式与产品供应正在开发中，旨在说服消费者参与其中是值得的。通过根据可变电价调整需求，客户在寻求最便宜的电价时段时将自动获得奖励。 域电网运营商）更早的连接和更低的电价。对灵活性的响应可以强制执行，也可以通过聚合商因响应服务的可用性和调度而向DSO支付费用来奖励。然后，聚合商再奖励消费者。这对这一点的一个重要要求是能够检测和衡量灵活性响应。 使其奏效 能源管理与电网灵活性解决方案最新进展介绍 一个灵活性系统将包含若干要素，这些要素需要在必要时进行开发和标准化。 处于进行中。灵活性监管机制需要将信号从电网运营商网络传递至家庭中的设备，而这些信息通过一系列由互联标准所支持的参与方和领域进行传递。 这些流程的完整标准体系，并对其进行优化，以尽可能多地开放灵活性能力。 际电工委员会（IEC）的网站上找到。14 能源管理与电网灵活性报告 Set-Up 操作 分布式系统运营商（DSO）需要基于与聚合商之间的通信协议建立调度流程。聚合商随后必须将灵活性需求转发给相关客户所在地的能源服务提供商（ESA）。在某些司法管辖区，DSO可以直接将信号发送给消费者ESA，并由DSO充当聚合商的角色。一旦收到灵活性响应的请求，家中的ESA必须接受信号并相应采取行动。 需要制定明确参与者（例如能源系统运营商、输电系统运营商、配电系统运营商、聚合商和消费者）之间灵活性服务细节的合同，规定系统将如何运行、聚合商和消费者系统需要提供什么才能参与以及响应将如何调度、测量和支付。 款和条件，并可能需要遵守运营和绩效标准。 再需要时提出建议，以便消费者恢复正常运行。 结算 智能电网架构模型 (SGAM)IEC Sy