劉福玉

（重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系，重慶，402160）

新能源電力系統(tǒng)中需求側(cè)響應(yīng)的關(guān)鍵性問(wèn)題探討

劉福玉

（重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系，重慶，402160）

隨著我國(guó)能源資源緊張現(xiàn)象的日趨嚴(yán)重，提高可再生能源利用比例已經(jīng)成為重要趨勢(shì)。文章通過(guò)分析新能源電力系統(tǒng)特征及需求側(cè)響應(yīng)的作用，研究了需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)以及新能源電力系統(tǒng)中需求側(cè)響應(yīng)的幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題，以期為新能源電力系統(tǒng)在未來(lái)的發(fā)展與應(yīng)用中提供新的方案。

需求側(cè)響應(yīng)；新能源電力系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

0 引言

隨著我國(guó)化石能源的不斷減少，應(yīng)用可再生能源構(gòu)建新的能源體系，已經(jīng)成為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要途徑。近年來(lái)，太陽(yáng)能、風(fēng)電等可再生能源迅速發(fā)展，且在全球能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中所占據(jù)的比例逐漸上升，但由于受到新能源發(fā)電隨機(jī)性、不可控性等特征的影響，單純依靠供給側(cè)調(diào)度優(yōu)化難以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。因此，本文提出需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)，它作為一類市場(chǎng)化運(yùn)作手段，主要借助于鼓勵(lì)電力用戶主動(dòng)改變自身用電行為的方式，實(shí)現(xiàn)與供應(yīng)側(cè)資源相同的效果，有效克服新能源發(fā)電隨機(jī)性、不可控性等特征的影響，維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 新能源電力系統(tǒng)特征及需求側(cè)響應(yīng)的作用

1.1 新能源電力系統(tǒng)的特征

自上世紀(jì)九十年代開(kāi)始，世界上主要的發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛對(duì)新能源發(fā)電、高速光纖等技術(shù)進(jìn)行了深入研究。當(dāng)前，由于可再生能源的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，世界各國(guó)都已經(jīng)重視起可再生能源開(kāi)發(fā)和智能電網(wǎng)建設(shè)問(wèn)題。根據(jù)各種可再生能源在電力系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)際情況，本文總結(jié)了新能源接入電力系統(tǒng)后，使原有電力系統(tǒng)發(fā)生的變化及新能源電力系統(tǒng)的特征。

1.1.1 隨機(jī)性

新能源電力系統(tǒng)中，負(fù)荷側(cè)與發(fā)電側(cè)的隨機(jī)性較強(qiáng)，新能源發(fā)電改變了原有電力系統(tǒng)總發(fā)電單位數(shù)量，系統(tǒng)中可調(diào)度容量與可調(diào)度電力占比減少，且提高了電力系統(tǒng)的隨機(jī)擾動(dòng)性，最終削弱了整個(gè)電力系統(tǒng)的可控性。

1.1.2 智能性

新能源電力系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)各種智能化設(shè)備的支持，如新能源發(fā)電并網(wǎng)、需求側(cè)響應(yīng)等，依賴于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)、智能控制與管理系統(tǒng)等，將這些先進(jìn)的智能化設(shè)備與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)調(diào)度方法相結(jié)合，便使得整個(gè)新能源電力系統(tǒng)的智能性更強(qiáng)。

1.2 需求側(cè)響應(yīng)對(duì)新能源電力系統(tǒng)的作用

在新能源電力系統(tǒng)下，基于調(diào)控機(jī)制與實(shí)現(xiàn)手段上的差異，需求側(cè)響應(yīng)對(duì)于新能源電力系統(tǒng)運(yùn)行的作用也不同。從分時(shí)電價(jià)、尖峰電價(jià)等價(jià)格型需求側(cè)響應(yīng)項(xiàng)目來(lái)看，因?yàn)橄嚓P(guān)控制信號(hào)的控制周期基本上是通過(guò)“小時(shí)級(jí)”來(lái)規(guī)劃的，負(fù)荷不能根據(jù)新能源應(yīng)用情況及時(shí)響應(yīng)，這就無(wú)法解決新能源發(fā)電短時(shí)劇烈波動(dòng)導(dǎo)致的并網(wǎng)難問(wèn)題。所有，我們?cè)趹?yīng)用新能源電力系統(tǒng)時(shí)，不能僅僅通過(guò)價(jià)格型需求側(cè)響應(yīng)實(shí)現(xiàn)其安全、穩(wěn)定、可靠、高效運(yùn)行。較之于這種價(jià)格型需求側(cè)響應(yīng)，基于合同的激勵(lì)型需求側(cè)響應(yīng)表現(xiàn)出更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，尤其是在促進(jìn)新能源發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)和高效運(yùn)行上。因?yàn)檫@種激勵(lì)型需求側(cè)響應(yīng)，可直接管理負(fù)荷的用電活動(dòng)，負(fù)荷可根據(jù)新能源應(yīng)用情況快速、可靠、精確地響應(yīng)，追蹤并匹配新能源出力情況。目前，這種激勵(lì)型需求側(cè)響應(yīng)在我國(guó)得到了國(guó)家發(fā)改委的有力支持，更易于實(shí)施與推廣。

2 需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)

在新能源電力系統(tǒng)中，需求側(cè)響應(yīng)依賴于各種先進(jìn)技術(shù)支持才能實(shí)現(xiàn)，具體來(lái)講，本文將其總結(jié)為信息通信、智能控制、高級(jí)量測(cè)技術(shù)。

2.1 信息通信技術(shù)

信息通信是指借助于模擬或數(shù)字信號(hào)調(diào)制方法，在連接的系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)對(duì)各類信息傳輸?shù)南嚓P(guān)技術(shù)。在新能源電力系統(tǒng)中，若想實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理，就要應(yīng)用到遠(yuǎn)方通信。目前，我國(guó)利用的遠(yuǎn)方通信技術(shù)主要有電力線載波、電力線寬帶網(wǎng)絡(luò)、專用公共網(wǎng)絡(luò)、固定無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)等。

2.2 智能控制技術(shù)

智能控制技術(shù)主要用于需求側(cè)響應(yīng)信號(hào)在用戶側(cè)的落實(shí)與執(zhí)行。目前，在新能源電力系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制技術(shù)的典型的智能控制設(shè)備，主要包括智能用電終端、智能用電信息管理系統(tǒng)、智能電器及插座、雙向智能表計(jì)等，系統(tǒng)運(yùn)行者通過(guò)這些智能設(shè)備，控制系統(tǒng)負(fù)荷及需求側(cè)響應(yīng)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)際執(zhí)行效果。

2.3 高級(jí)量測(cè)技術(shù)

高級(jí)量測(cè)技術(shù)即對(duì)用戶用電信息進(jìn)行測(cè)量、收集、儲(chǔ)存、分析和運(yùn)用的一種信息技術(shù)，主要包括通信網(wǎng)絡(luò)、量測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、智能電表等。通過(guò)應(yīng)用該技術(shù)，系統(tǒng)運(yùn)行者可實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)管，可實(shí)時(shí)采集分析系統(tǒng)中涉及的實(shí)時(shí)負(fù)荷數(shù)據(jù)、負(fù)荷控制信號(hào)等用戶用電信息，并在電力公司與用戶之間獲得雙向通信。這樣，就方便了管理者指導(dǎo)用戶合理用電，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的互動(dòng)操作。一個(gè)典型的量測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 量測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)基本拓?fù)?/p>

3 新能源電力系統(tǒng)中的需求側(cè)響應(yīng)關(guān)鍵問(wèn)題

結(jié)合新能源電力系統(tǒng)特征及需求側(cè)響應(yīng)作用，考慮到新能源電力系統(tǒng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)差異及需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用，本文主要從規(guī)劃設(shè)計(jì)、調(diào)度運(yùn)行、控制方法、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等方面研究了新能源電力系統(tǒng)中的需求側(cè)響應(yīng)的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

3.1 新能源電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

目前，我國(guó)電力系統(tǒng)存在電源與電網(wǎng)規(guī)劃不協(xié)調(diào)、多類型電源規(guī)劃不協(xié)調(diào)、分布式電源規(guī)劃不協(xié)調(diào)等問(wèn)題。針對(duì)于這些問(wèn)題，本文認(rèn)為一是應(yīng)根據(jù)實(shí)際用電情況明確具體的系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)及控制方式，二是通過(guò)合理的激勵(lì)規(guī)則和調(diào)控策略，利用能源互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)各種可再生新能源的綜合有效利用，保障系統(tǒng)最優(yōu)容量配、電源點(diǎn)選址、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。

3.2 新能源電力系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)

新能源電力系統(tǒng)發(fā)用電聯(lián)合調(diào)度的困境主要是對(duì)雙側(cè)不確定性條件下系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的有效處理，具體表現(xiàn)為兩點(diǎn)，一是用戶習(xí)慣對(duì)負(fù)荷響應(yīng)潛力造成的主觀影響差異，二是預(yù)判誤差條件下如何應(yīng)對(duì)系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)，以使調(diào)度方案更好地滿足運(yùn)行要求。針對(duì)于此，本文提出從兩個(gè)層面協(xié)調(diào)優(yōu)化供需側(cè)，即分布式電源層面和集中管理層面。首先，在分布式電源層面，結(jié)合分布式電源出力信息、負(fù)荷集成的用戶用電信息等，對(duì)各種技術(shù)調(diào)控方式及政策條件下的需求側(cè)資源負(fù)荷調(diào)整情況進(jìn)行整體把控分析，以最大限度的達(dá)到區(qū)域內(nèi)智能能量流平衡。其次，在上層能源控制層面，將新能源發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電方式進(jìn)行有效結(jié)合，完善對(duì)發(fā)電側(cè)出力的協(xié)調(diào)控制，最終借助于需求側(cè)管理、分布式發(fā)電、儲(chǔ)能設(shè)備之間的協(xié)調(diào)互動(dòng)，模糊化各種能源差異，實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，達(dá)到各類能源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的局面。

3.3 新能源電力系統(tǒng)中需求側(cè)響應(yīng)的效益評(píng)價(jià)

在當(dāng)今能源資源短缺的環(huán)境下，需求側(cè)響應(yīng)為新能源電力系統(tǒng)在更廣泛的范圍內(nèi)應(yīng)用，并獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，帶來(lái)了重要積極影響。新能源電力系統(tǒng)中的需求側(cè)響應(yīng)，一是提高了電網(wǎng)資產(chǎn)利用率，降低新發(fā)電并網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)；二是同時(shí)也大大減少了機(jī)組的調(diào)峰成本，降低了發(fā)電碳排放，更有利于資源友好型、環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)；三是使用戶更加合理用電，減少用電浪費(fèi)。因此，新能源電力系統(tǒng)中的需求側(cè)響應(yīng)無(wú)論是對(duì)于電網(wǎng)公司、發(fā)電商，還是用戶，乃至整個(gè)社會(huì)都具有重要積極意義。

3.4 新能源電力系統(tǒng)中需求側(cè)響應(yīng)的市場(chǎng)化運(yùn)作機(jī)制

目前，需求側(cè)響應(yīng)市場(chǎng)化運(yùn)作機(jī)制主要有兩種類型，即基于價(jià)格的需求側(cè)響應(yīng)、基于激勵(lì)的需求側(cè)響應(yīng)，前者主要是通過(guò)實(shí)施實(shí)時(shí)電價(jià)機(jī)制、分時(shí)電價(jià)機(jī)制等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，后者主要是通過(guò)基金發(fā)放、多邊補(bǔ)貼、電價(jià)回收等方式實(shí)現(xiàn)。在未來(lái)，面對(duì)新能源電力系統(tǒng)不確定性逐漸增強(qiáng)的現(xiàn)狀，還應(yīng)積極探索新的市場(chǎng)化運(yùn)作模式，如以實(shí)時(shí)電價(jià)為基礎(chǔ)，將期權(quán)等金融措施與需求側(cè)響應(yīng)商業(yè)化運(yùn)作相結(jié)合，根據(jù)不同用戶響應(yīng)方式及其與新能源發(fā)電的匹配關(guān)系，制定出相應(yīng)的需求側(cè)響應(yīng)期權(quán)，合理定位電價(jià)，為新能源電力系統(tǒng)的普及爭(zhēng)取更廣泛的群眾基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語(yǔ)

縱觀我國(guó)電力市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及能源資源日漸短缺現(xiàn)象，新能源電力系統(tǒng)將是我國(guó)電力發(fā)展的主要趨勢(shì)。因此，本文研究了新能源電力系統(tǒng)中需求側(cè)響應(yīng)的關(guān)鍵性問(wèn)題，指出需求側(cè)響應(yīng)在新能源電力系統(tǒng)中的重要作用，對(duì)新能源電力系統(tǒng)的發(fā)展具有一定指導(dǎo)意義。在下一步研究中還應(yīng)注重新能源電力系統(tǒng)中需求側(cè)響應(yīng)與大數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及建模技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，以更好地維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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Discussion on key issues of demand side response in new energy power system

Liu Fuyu
(Department of electrical engineering, Chongqing Water Resources and Electric Engineering College, Chongqing ,402160)

With the increasing severity of energy resources in China, increasing the proportion of renewable energy use has become an important trend. Through the response analysis of characteristics and requirements of new energy power system side effect, several key problems on the demand side response technology and new energy power system in demand side response, in order for the new energy power system provides new solutions in development and application in the future.

demand side response; new energy power system; key technology