多时相-多空间协同管理分布式能源系统：结合云存储、生产力提升及可再生能源共享技术实现多周期优化运行

《Journal of Energy Storage》：Multi-temporal-spatial collaboration for multiperiodic management of distributed energy system with cloud storage, productivity and renewables sharing

研究提出基于云共享的分布式能源系统（DES-CS）整合储能、可再生能源和能源共享云服务，通过多目标优化与动态管理机制提升资源利用效率，减少碳排放达20.99%，优化储能配置降低成本22.12%，协同管理使经济和环境效益分别提升6.39%和17.94%。

　　随着全球对碳中和目标的追求不断加强，分布式能源系统（DES）的广泛应用正在改变传统能源供应格局。然而，这一趋势也带来了新的挑战，尤其是在区域能源地图的碎片化方面。DES通常通过整合可再生能源和化石能源，实现多能互补，满足用户多样化的需求。为了应对能源生产与消费之间的不匹配，DES还配备了储能系统，以协调瞬时能源产出与随机的源荷分布。然而，可再生能源和负荷的波动性在不同季节和月份间存在显著差异，这种波动性使得DES在处理供需失衡时面临更大的不确定性。因此，为了提高区域能源利用效率，减少资源浪费，亟需一种新的解决方案来打破区域间的空间界限，实现分布式能源与储能资源的动态整合和云共享（CS）。

本文提出了一种名为DES-CS的创新模型，该模型通过引入云能源存储（CES）、云可再生能源厂（CRP）和能源共享云（ESC）三种共享机制，替代传统DES的本地设备，从而实现更高效的能源管理。这三种机制不仅能够动态地聚合和分配区域内的能源和储能资源，还能够通过租赁服务的方式，根据DES的实际需求进行灵活调整。这种方法有助于缓解由于季节性和月度波动导致的能源供需失衡问题，同时提高整体系统的经济性和环境友好性。

在DES-CS的框架下，CES、CRP和ESC的运行机制被深入探讨。CES通过集中化的储能资源，能够有效应对短期的供需波动，其优势在于能够快速响应并提供所需的储能服务。CRP则通过在云平台上集中建设可再生能源设施，如太阳能和风能发电站，从而实现更大规模的能源生产，提高系统的低碳化水平。ESC则通过多DES之间的实时能源共享，弥补不同区域之间的供需差异，提升整体系统的运行效率。这三种共享机制的协同作用，使得DES-CS能够在时间与空间维度上实现更高效的供需匹配。

为了确保DES-CS的有效运行，本文还提出了一种多周期管理策略，该策略能够自主协调DES-CS与云平台之间的互动，无需复杂的算法迭代。这种策略通过跟踪年度可再生能源和负荷的变化趋势，动态调整DES对云资源的租赁计划，从而实现更精准的能源平衡。此外，多目标优化方法被引入，用于确定DES-CS的最佳配置和运行方案，同时分析CES、CRP和ESC之间的协同机制和潜在冲突。这种方法不仅能够提升系统的整体性能，还能够为不同类型的共享服务提供更合理的配置和管理策略。

在实际应用中，本文通过一个位于北京的住宅社区案例，验证了DES-CS模型的有效性。该社区的建筑面积为54,000平方米，其负荷主要包括家用电器、电动汽车和空间冷却与加热设备。通过模拟不同月份的负荷分布，研究发现，用户行为和气象条件对负荷波动有着显著影响。例如，夏季的制冷需求和冬季的供暖需求均存在明显的高峰，这给传统DES的运行带来了较大的压力。然而，通过引入CES、CRP和ESC，这些高峰负荷可以得到有效缓解，从而提高能源利用效率。

从经济和环境角度来看，DES-CS的实施带来了显著的收益。研究结果显示，CRP能够显著提升DES-CS的碳中和潜力，其优势在于通过集中化的可再生能源生产，减少了对化石能源的依赖。然而，如何确保可再生能源的消费责任仍然是一项重要的挑战。CES则在深度碳中和场景中表现出更强的适应能力，能够通过灵活的储能租赁服务，降低整体系统的成本和碳排放。ESC则通过实现多DES之间的即时能源互补，提升了系统的经济性和环境表现。在实际案例中，ESC的应用使得DES-CS的经济性提高了6.39%，而环境效益则提升了17.94%。

本文的研究成果不仅为分布式能源系统的优化提供了新的思路，也为构建更加高效和可持续的能源互联网提供了重要的参考。通过将传统DES的本地设备替换为云共享服务，不仅能够提高能源利用效率，还能增强系统的灵活性和适应性。此外，本文提出的多周期管理策略和多目标优化方法，为未来能源系统的运行和管理提供了切实可行的方案。这些方法能够在不依赖复杂算法迭代的情况下，实现资源的快速调配和利益的合理分配，从而提升整个系统的运行效率和经济效益。

在实际应用中，云共享机制的引入为分布式能源系统带来了诸多优势。首先，通过动态聚合和分配区域内的能源和储能资源，云共享能够有效减少资源浪费，提高整体系统的利用率。其次，云共享机制能够根据实时的供需情况，灵活调整租赁服务，从而实现更精准的能源管理。此外，云共享还能够通过引入市场竞争机制，提高系统的经济性和环境效益。例如，通过引入市场机制，DES-CS能够实现更合理的资源配置，降低运营成本，同时提高可再生能源的利用率。

在实现云共享的过程中，还需要考虑多个方面的因素。例如，如何确保云平台的稳定性和可靠性，如何建立合理的租赁和服务定价机制，以及如何在不同类型的共享服务之间实现有效的协同。此外，还需要解决在云共享模式下，如何确保用户权益和利益分配的公平性。这些问题的解决对于推动云共享机制在分布式能源系统中的广泛应用至关重要。

本文的研究不仅关注技术层面的优化，还强调了在实际应用中，如何通过合理的商业模式和管理策略，确保云共享机制的可持续发展。例如，通过建立明确的租赁流程和收益分配机制，能够激励更多用户参与到云共享网络中，从而形成更加广泛的能源共享生态。此外，还需要考虑如何通过政策支持和技术手段，推动云共享机制的普及和应用，使其成为未来能源系统的重要组成部分。

总之，本文提出的DES-CS模型为分布式能源系统提供了一种新的发展方向。通过引入云共享机制，不仅能够有效应对能源供需的波动性，还能够提升系统的经济性和环境效益。同时，本文的研究也为未来能源互联网的建设提供了重要的理论支持和实践指导。在不断发展的能源市场中，云共享机制的应用将为实现更加高效、灵活和可持续的能源管理提供新的可能。