什么是聚合？
什么是聚合？
2024/04/24
聚合
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用科学的眼光来看，
社会关注的真正原因
什么是聚合？
聚合的意思是“捆绑在一起”，在电力领域，它是指通过将小规模的可再生能源和消费者捆绑在一起进行有效管理。类似的概念还有“微电网”，但微电网是指独立的电力系统，是可以在一定物理距离内的区域内完成的系统，而聚合即使分散在日本全国的任何地区，也可以进行捆绑。预计通过聚合促进可再生能源的使用、为消费者提供服务以及提出生活方式，从而创造新的业务。
要在2050年实现碳中和，必须确保电力的稳定供应，并进一步推动可再生能源的引入。为了实现电力的稳定供应和可再生能源的扩张，人们期望建立聚合技术，对蓄电池、可再生能源等大量分布式能源资源以及用电的消费设备进行捆绑和控制，并实现分布式资源的适当交易。我们采访了可再生能源研究中心能源网络团队的高级研究员 Jun Hashimoto，了解了电力聚合系统的现状和未来以及 AIST 进行的横断面基础研究。
什么是聚合？
聚合机制
在电力市场中，为了匹配电力需求和供应，向家庭、建筑物、工厂等出售电力的零售商预测他们将需要的电量，并从市场购买或直接与发电公司进行交易。然而，为了参与市场，需要拥有一定规模的电源，而小型可再生能源发电设施或家庭发电可能很难满足这一要求。此外，随着太阳能和蓄电池等分布式能源（DER）的普及，电力的流动变得越来越复杂，过去从发电厂到家庭和建筑物的单向电力交换变成了双向电力交换。因此，“聚合”在组织和有效管理家庭和建筑物等电力消费者的能源资源方面发挥着重要作用。
指定批发供应商是聚合商，站在用电消费者和电力公司之间，调整电力需求和供应之间的平衡，并努力最大限度地利用每个消费者拥有的能源资源。可以通过将中小型可再生能源捆绑在一起并将其视为大型电源（虚拟发电厂：VPP）以及捆绑调整消费者电力消耗的需求响应（DR）来进入市场。这使得以前未开发的能源能够得到有效利用，并创造新的商机。
聚合机制已主要在欧洲和美国采用，全球能源聚合业务（ERAB）市场规模2021年约为1000亿日元，但预计2030年将扩大至约88万亿日元。聚合系统将于2022年4月在日本启动，日本ERAB市场规模预计2021年为75亿日元，但预计2020年将达到730亿日元。 2030 年。
VPP 概述
来源：自然资源和能源局网站
为什么需要聚合？
聚合不仅有助于可再生能源的传播，而且有助于防灾
为了在 2050 年实现碳中和，人们正在采取各种措施，包括扩大可再生能源的引进和提高能源效率。其中之一是聚合。
到目前为止，电力都是由大型发电厂生产并单向输送给消费者。然而，随着可再生能源的普及，太阳能发电、能源农场、电动汽车等发电设备已广泛进入家庭和企业，中小型能源资源变得分散。这意味着不仅大型发电厂，消费者也可以控制电力需求量，维持电力需求和供应平衡的系统（需求响应）将变得重要。但小规模客户很难响应日常的调整请求，必须聚集大量客户。即使可再生能源的引入增加，聚合也可以保持电力系统的稳定性。
从防灾的角度来看，聚合也很重要。随着换电技术的发展，发生灾难时将能够更快地恢复电力。此外，增加电力系统的灵活性也提高了其应对大规模停电和不可预见事件的能力。
聚合挑战和所需技术
随着供电从单向向双向转变，聚合有望成为一种能够管理和解决电力系统复杂性的技术。然而，面向普通家庭的汇聚服务需要管理大量小型设备，受到严格限制，商业化难度较大。约占国内电力需求30%的住宅领域是不可忽视的重要目标，建立面向未来的灵活聚合技术，同时利用IT和AI技术，对于可持续聚合业务非常重要。
电力供需调整也是一个大问题。太阳能和风能等可再生能源的发电量根据阳光强度和风速而波动。使用的电量必须始终与发电量相匹配，并且随着可再生能源的日益普及，预测变得更加困难。因此，我们需要一个高精度的系统，利用大量的数据来预测电力需求和价格的波动，并据此调整电力供应。
为了创建考虑到广泛的家庭部门需求和电网约束的未来聚合商业模式，不仅需要开发捆绑电力技术，还需要开发电力数据分析、各种预测、电网分析和市场交易优化等基础技术。
研发现状和举措
AIST拥有气象、能源需求、交通、电力、土地信息等各个领域的专家和研究团队，研究和开发各个领域的尖端技术。通过与这些研究团队合作，我们的目标是创建一种利用聚合的新商业模式。＊1
AIST的聚合研究领域
此外，为了顺利地利用不同领域的数据，我们正在将各种数据整合到大数据分析超级计算机上，准备将其用作分析平台，并开发易于使用的工具。适合每个领域使用的格式可能还是不同的，对于未来普遍需要的智能电表等电力大数据，我们目前正在考虑如何聚合数据和统计方法进行分析等。
我们还与美国合作开展国际研究项目。基于家庭能源大数据，开发供需预测、设备控制和分析技术，在满足每个家庭需求的同时，实现对发电、存储和负载设备的外部控制。＊2
随着聚合的普及，在日本运营的聚合商“指定批发供应商”的数量也在增加。截至2024年1月17日，已有62家公司获得许可，包括电力公司、燃气公司、住房制造商和设备公司。
AIST将其开发的预测技术和信息组织方法以技术转让和技术合作的形式提供给房屋建筑商、电力公司、空调制造商等企业，以支持其业务。此外，当新技术需要在实验室水平进行研究或验证时，我们将继续利用AIST的设施进行合作。
*1:开发分布式发电和需求聚合技术（VPP）以实现碳中和 [返回来源]
*2：国家研究开发公司新能源和产业技术开发组织（NEDO）“国际联合研发数据驱动的DSR能源共享控制技术[PDF:259KB]」[返回来源]