沈運(yùn)帷,李 揚(yáng),高賜威,周 磊

(1.東南大學(xué)電氣工程學(xué)院,江蘇省南京市 210096;2.國網(wǎng)蘇州供電公司,江蘇省蘇州市 215004)

需求響應(yīng)在電力輔助服務(wù)市場(chǎng)中的應(yīng)用

沈運(yùn)帷1,李 揚(yáng)1,高賜威1,周 磊2

(1.東南大學(xué)電氣工程學(xué)院,江蘇省南京市 210096;2.國網(wǎng)蘇州供電公司,江蘇省蘇州市 215004)

需求響應(yīng)是智能電網(wǎng)的核心技術(shù)之一,它不僅可以在電力系統(tǒng)面臨緊急情況時(shí)充當(dāng)?shù)统杀镜娜萘抠Y源以供調(diào)度,還可以影響電力市場(chǎng)定價(jià)方式,起到減小電價(jià)波動(dòng)、遏制市場(chǎng)力的作用?？偨Y(jié)了國外市場(chǎng)環(huán)境下需求響應(yīng)的參與形式及研究熱點(diǎn),從運(yùn)營機(jī)制、調(diào)控策略、負(fù)荷潛力等方面著重分析了需求響應(yīng)提供調(diào)頻和備用輔助服務(wù)的技術(shù)問題,以及將需求響應(yīng)融入輔助服務(wù)市場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn),最后分析了國內(nèi)需求響應(yīng)參與輔助服務(wù)市場(chǎng)的障礙,指出了國內(nèi)需求響應(yīng)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

需求響應(yīng);輔助服務(wù);電力市場(chǎng);輔助服務(wù)市場(chǎng)

0 引言

隨著間歇性可再生能源及電動(dòng)汽車的發(fā)展,以及全球能源變革進(jìn)程的推進(jìn),電力系統(tǒng)面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[1]。打破壟斷,逐步引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,優(yōu)化電力資源配置,提高電力市場(chǎng)運(yùn)行效率是世界各國電力工業(yè)市場(chǎng)化改革的方向[2]。

微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)中相關(guān)理論指出,當(dāng)供給者與需求者可以在市場(chǎng)中自由交易,且價(jià)格由供需兩側(cè)共同決定時(shí),市場(chǎng)交易的總收益才最大。如果不能將需求側(cè)和發(fā)電側(cè)公平同等對(duì)待,就無法形成一個(gè)真正良性運(yùn)行的電力市場(chǎng)。在眾多需求側(cè)負(fù)荷中,需求響應(yīng)更多地著眼于動(dòng)態(tài)可控負(fù)荷。動(dòng)態(tài)可控負(fù)荷是在一定的控制策略下或經(jīng)過簡(jiǎn)單改造后可以靈活控制、快速調(diào)整負(fù)荷水平的用戶側(cè)負(fù)荷的統(tǒng)稱。在智能電網(wǎng)環(huán)境下,動(dòng)態(tài)可控負(fù)荷控制更加精準(zhǔn)、集群作用顯著且波動(dòng)較小,可以作為需求側(cè)的穩(wěn)定資源來維持電網(wǎng)功率平衡并提供輔助服務(wù)[3-4],從而為電力系統(tǒng)運(yùn)營帶來顯著效益。允許需求側(cè)提供輔助服務(wù)可以使發(fā)電機(jī)運(yùn)行更高效,同時(shí)也能減少污染。這不僅增加了電力系統(tǒng)靈活性,還可以鼓勵(lì)零售用戶參與用電管理從而提高整個(gè)系統(tǒng)的用電效率。通過提高電力需求對(duì)市場(chǎng)價(jià)格的響應(yīng)能力,可以在滿足同樣供電可靠性水平下降低總的供電成本,也可以降低系統(tǒng)高峰需求時(shí)段的現(xiàn)貨價(jià)格水平和價(jià)格波動(dòng)幅度[5],為整個(gè)市場(chǎng)和系統(tǒng)運(yùn)營帶來巨大的綜合效益。

2016年11月7日,國家發(fā)展改革委、國家能源局正式發(fā)布《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)?！兑?guī)劃》明確提出深化電力體制改革,完善電力市場(chǎng)體系的任務(wù)。其中一項(xiàng)重要工作就是增加用戶選擇權(quán),鼓勵(lì)用戶參與需求響應(yīng)。越來越多的地區(qū)開始強(qiáng)調(diào)需求側(cè)資源在電力市場(chǎng)中的作用[6-9]。引入市場(chǎng)機(jī)制可以輔助系統(tǒng)穩(wěn)定性并降低系統(tǒng)峰荷。在市場(chǎng)中形成對(duì)價(jià)格有響應(yīng)的需求可以提高市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效率。當(dāng)系統(tǒng)處于峰荷時(shí)段并且實(shí)時(shí)批發(fā)價(jià)格較高時(shí),用電價(jià)值低的用戶就會(huì)降低其需求;當(dāng)系統(tǒng)處于低谷需求時(shí)段并且實(shí)時(shí)批發(fā)價(jià)格較低時(shí),用電價(jià)值高的用戶就會(huì)增加其用電。很多學(xué)者針對(duì)需求響應(yīng)的潛力及經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行了研究[10-13],需求響應(yīng)提供輔助服務(wù)尤其是在市場(chǎng)環(huán)境中的應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注。隨著中國電力市場(chǎng)改革不斷推進(jìn),電力市場(chǎng)發(fā)、輸、配、售4個(gè)環(huán)節(jié)逐步放開,有必要建立合理的輔助服務(wù)市場(chǎng),并且鼓勵(lì)需求響應(yīng)參與其中。

近年來,國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)意識(shí)到負(fù)荷提供輔助服務(wù)的巨大潛力。通信系統(tǒng)的發(fā)展及需求側(cè)管理實(shí)施經(jīng)驗(yàn)的不斷累積,使得負(fù)荷提供輔助服務(wù)變得更加方便、可行。中國智能電網(wǎng)的快速發(fā)展為需求響應(yīng)提供了重要的技術(shù)支撐,東北電力輔助服務(wù)市場(chǎng)專項(xiàng)改革試點(diǎn)也獲得了批準(zhǔn)。然而,需求響應(yīng)在電力輔助服務(wù)市場(chǎng)中的應(yīng)用,需要克服一系列技術(shù)和制度上的難關(guān)。挖掘需求響應(yīng)為電網(wǎng)運(yùn)行提供穩(wěn)定服務(wù)的潛力離不開市場(chǎng)各參與方的通力合作,更離不開研究人員尊重市場(chǎng)狀態(tài)和政策環(huán)境的有針對(duì)性的研究工作。

綜上所述,本文總結(jié)了市場(chǎng)環(huán)境下需求響應(yīng)的參與形式及研究熱點(diǎn);深度剖析了需求響應(yīng)在電力輔助服務(wù)市場(chǎng)中的研究現(xiàn)狀,從技術(shù)層面和市場(chǎng)建設(shè)層面分析了需求響應(yīng)提供輔助服務(wù)的關(guān)鍵問題;最后提出了中國發(fā)展輔助服務(wù)市場(chǎng)遇到的問題與障礙,對(duì)需求響應(yīng)融入輔助服務(wù)市場(chǎng)提出了思考。

1 市場(chǎng)環(huán)境下的需求響應(yīng)

1.1 需求響應(yīng)的基本概念

需求響應(yīng)的概念是美國電力市場(chǎng)化改革后,為了充分發(fā)揮需求側(cè)管理在競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中的作用以維護(hù)系統(tǒng)可靠性并提高系統(tǒng)運(yùn)行效率而提出的。需求響應(yīng)是指電力用戶根據(jù)電網(wǎng)公司發(fā)布的價(jià)格或者激勵(lì)信號(hào),自覺調(diào)整其用電行為,改變其電能需求[14],達(dá)到削峰填谷的一種用電行為。

常見的需求響應(yīng)分為兩類[15]:基于價(jià)格的需求響應(yīng)和基于激勵(lì)的需求響應(yīng)?；趦r(jià)格的需求響應(yīng)的關(guān)鍵影響因素是需求彈性,即用戶根據(jù)價(jià)格變化調(diào)整自己用電需求的能力[16]。常見的研究熱點(diǎn)包括實(shí)時(shí)需求響應(yīng)模型[17]、分時(shí)電價(jià)模型和基于非零交叉價(jià)格彈性的動(dòng)態(tài)需求響應(yīng)模型[18]等方面?；诩?lì)的需求響應(yīng)一般由系統(tǒng)運(yùn)營商決定是否實(shí)施,文獻(xiàn)[19-21]通過數(shù)學(xué)建模[19]、息票策略[20]及博弈論[21]等方法建立合理的基于激勵(lì)的需求響應(yīng)模型,從而達(dá)到刺激用戶、最小化成本等目的。需求響應(yīng)具體的分類如圖1所示。

圖1 需求響應(yīng)項(xiàng)目分類Fig.1 Classification of demand response programs

20世紀(jì)90年代初需求響應(yīng)引入中國,雖然需求響應(yīng)在緩解供電緊張方面受到了極大重視,但是國內(nèi)需求響應(yīng)的開展仍然存在運(yùn)作模式科學(xué)論證不足、缺乏實(shí)施效果評(píng)估,以及缺少系統(tǒng)的市場(chǎng)交易體系和完善的激勵(lì)機(jī)制等問題[22]。

1.2 傳統(tǒng)管制結(jié)構(gòu)下需求響應(yīng)的缺陷

傳統(tǒng)的需求響應(yīng)主要從系統(tǒng)安全運(yùn)行角度出發(fā),以政策性干預(yù)的方式影響電力用戶的用電時(shí)間和用電數(shù)量,特別是在系統(tǒng)出現(xiàn)緊急狀況時(shí)強(qiáng)制負(fù)荷快速削減,以滿足供需平衡,防止系統(tǒng)崩潰。然而,這種負(fù)荷參與形式主要依賴于人工調(diào)度和人工響應(yīng)[23],響應(yīng)可靠性難以保障。同時(shí),需求側(cè)的各項(xiàng)電能消耗數(shù)據(jù)也不能及時(shí)傳輸給系統(tǒng)運(yùn)營商,也就無法及時(shí)調(diào)整需求響應(yīng)的觸發(fā)信號(hào),從而降低了需求響應(yīng)的靈活性和效率[24]。缺乏競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)的壓力,傳統(tǒng)管制結(jié)構(gòu)下的需求響應(yīng)僅僅作為電網(wǎng)公司面對(duì)緊急情況時(shí)的最后手段,再加上激勵(lì)機(jī)制的不完善,用戶參與的積極性并不高。

由于技術(shù)限制,需求響應(yīng)的相關(guān)量測(cè)、通信和控制還不太成熟,大多數(shù)參與需求響應(yīng)項(xiàng)目的用戶都是工業(yè)用戶,商業(yè)和居民用戶占比很少[25]。因此,傳統(tǒng)的需求響應(yīng)不具備提供輔助服務(wù)所需的快速響應(yīng)能力。隨著高級(jí)量測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展和普及,在各國電力行業(yè)市場(chǎng)化進(jìn)程的推動(dòng)下,考慮市場(chǎng)環(huán)境的需求響應(yīng)更強(qiáng)調(diào)電力用戶直接根據(jù)市場(chǎng)情況(價(jià)格信號(hào))對(duì)自身的負(fù)荷需求或用電模式作出主動(dòng)調(diào)整,從而促進(jìn)電力市場(chǎng)的穩(wěn)定和電網(wǎng)的可靠性[26]。

1.3 需求響應(yīng)參與電力市場(chǎng)

盡管傳統(tǒng)的需求響應(yīng)項(xiàng)目取得了一定成效,但是市場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)價(jià)格或激勵(lì)信息實(shí)時(shí)調(diào)整的動(dòng)態(tài)需求響應(yīng)是未來的發(fā)展趨勢(shì)[27]。動(dòng)態(tài)需求響應(yīng)改變了傳統(tǒng)的“發(fā)電跟蹤負(fù)荷變化”的運(yùn)行模式,引導(dǎo)需求側(cè)資源主動(dòng)參與電力市場(chǎng)運(yùn)行各個(gè)環(huán)節(jié)[28],從而抑制峰荷,減少價(jià)格波動(dòng),增強(qiáng)電網(wǎng)的安全可靠性。例如:在批發(fā)市場(chǎng)中,需求響應(yīng)既可以作為系統(tǒng)運(yùn)營商進(jìn)行有效經(jīng)濟(jì)調(diào)度的手段,也可以被視為增加市場(chǎng)靈活性的市場(chǎng)資源,可以參與輔助服務(wù)市場(chǎng)等新興市場(chǎng)的投標(biāo);在零售市場(chǎng)中,需求響應(yīng)可以促進(jìn)價(jià)格產(chǎn)品的創(chuàng)新,進(jìn)而為消費(fèi)者提供更多的價(jià)格選擇或一定的價(jià)格導(dǎo)向。需求響應(yīng)不但可以幫助用戶優(yōu)化用電模式,而且能夠協(xié)助市場(chǎng)運(yùn)營者在系統(tǒng)緊急狀況下快速有效地重新分配能量資源。已有大量的理論和調(diào)查研究指出,需求響應(yīng)在穩(wěn)定批發(fā)市場(chǎng)電價(jià)、遏制發(fā)電側(cè)市場(chǎng)力方面發(fā)揮了顯著作用[29-31]。

市場(chǎng)環(huán)境下需求響應(yīng)項(xiàng)目形式多樣,控制策略靈活,根據(jù)響應(yīng)信號(hào)的類型,又可以將需求響應(yīng)分為緊急需求響應(yīng)、經(jīng)濟(jì)型需求響應(yīng)和需求側(cè)輔助服務(wù)[32]。緊急需求響應(yīng)是當(dāng)電力系統(tǒng)面臨巨大壓力時(shí)提供低成本的容量資源來幫助預(yù)防電力中斷。經(jīng)濟(jì)型需求響應(yīng)可以讓負(fù)荷參與電力市場(chǎng)從而控制電價(jià)。需求側(cè)輔助服務(wù)則允許需求響應(yīng)參與輔助服務(wù)市場(chǎng),如提供頻率調(diào)節(jié)和系統(tǒng)備用。也就是說,需求響應(yīng)既可以參與主能量市場(chǎng),又可以參與容量市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng),如表1所示。

表1 市場(chǎng)環(huán)境下的需求響應(yīng)Table 1 Demand response under market environment

美國各州的需求響應(yīng)市場(chǎng)參與機(jī)制是在其原有電力市場(chǎng)機(jī)制的基礎(chǔ)上發(fā)展而來,其中PJM的需求響應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展迅速,已形成較為成熟的需求響應(yīng)市場(chǎng)運(yùn)作機(jī)制[33]。不僅僅是美國,其他很多國家和地區(qū)都十分重視利用負(fù)荷在功率出現(xiàn)缺額的情況下響應(yīng)電價(jià)、削減用電量的能力。通過合理設(shè)計(jì)需求響應(yīng)項(xiàng)目,市場(chǎng)運(yùn)營者可以充分利用需求側(cè)資源提供能量、容量和輔助服務(wù)。表2總結(jié)了目前美國、英國和澳大利亞電力市場(chǎng)中具體的需求響應(yīng)項(xiàng)目所提供的市場(chǎng)產(chǎn)品。

表2 不同電力市場(chǎng)中的需求響應(yīng)Table 2 Demand response in different power markets

將需求響應(yīng)應(yīng)用于電力市場(chǎng)在電力系統(tǒng)運(yùn)行及電力市場(chǎng)規(guī)劃等領(lǐng)域催生了大量課題。包括:需求側(cè)與發(fā)電側(cè)博弈競(jìng)價(jià)策略、需求響應(yīng)提供備用輔助服務(wù)機(jī)制設(shè)計(jì)、負(fù)荷管理和負(fù)荷預(yù)測(cè)及配電網(wǎng)規(guī)劃等。這些問題涉及電力系統(tǒng)方方面面,不僅僅是在原有研究基礎(chǔ)上新增內(nèi)容,還有引入競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)環(huán)境后新出現(xiàn)的問題[11]。目前看來,大多數(shù)關(guān)于市場(chǎng)環(huán)境下需求響應(yīng)的研究都著眼于概念、公式和技術(shù)層面。如何將需求響應(yīng)作為市場(chǎng)交易的一種商品是后續(xù)的研究熱點(diǎn)[34-35]。有學(xué)者提出一種新的概念,將需求響應(yīng)作為一種全新的公共商品[34],設(shè)計(jì)了一種需求響應(yīng)交易(DR exchange),買方和賣方可以在這種基于電力庫的市場(chǎng)中交易需求響應(yīng)。文獻(xiàn)[35]改進(jìn)了這種市場(chǎng)機(jī)制,利用瓦爾拉斯市場(chǎng)來代替基于電力庫的市場(chǎng)。從負(fù)荷聚合商的角度研究市場(chǎng)環(huán)境下開展需求響應(yīng)工作的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性也是新興的熱點(diǎn)研究問題。負(fù)荷聚合商是一個(gè)整合用戶資源參與電力市場(chǎng)交易的組織,不僅可以為中小負(fù)荷提供參與市場(chǎng)調(diào)節(jié)的機(jī)會(huì),還可以通過專業(yè)的技術(shù)手段充分發(fā)掘負(fù)荷資源,開展需求響應(yīng)項(xiàng)目,提供市場(chǎng)需要的輔助服務(wù)產(chǎn)品[36]。文獻(xiàn)[37]和文獻(xiàn)[38]分別從負(fù)荷聚合商和獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行員(ISO)的角度研究了需求響應(yīng)參與日前能量市場(chǎng)的優(yōu)化交易機(jī)制,聚合商可以與用戶簽訂合同來提供負(fù)荷削減或轉(zhuǎn)移、備用和儲(chǔ)能等服務(wù)。文獻(xiàn)[39]提出了負(fù)荷聚合商同時(shí)參與日前能量市場(chǎng)、日內(nèi)需求響應(yīng)交易市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)的優(yōu)化交易策略。需求響應(yīng)可以幫助零售商增大效益并有效降低風(fēng)險(xiǎn)。

2 需求響應(yīng)提供輔助服務(wù)應(yīng)用

2.1 輔助服務(wù)的基本概念

輔助服務(wù)通常定義為除了電能以外為了保證電網(wǎng)安全、可靠所必須提供的服務(wù)。但是目前輔助服務(wù)并沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義。有學(xué)者認(rèn)為輔助服務(wù)是由于一些不可預(yù)測(cè)的因素,如氣溫波動(dòng)、交易變動(dòng)等引起的負(fù)荷隨機(jī)波動(dòng)、機(jī)組被迫停機(jī)等突發(fā)事件,為保證電網(wǎng)有功無功實(shí)時(shí)平衡及系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行而必須提供的服務(wù)[40]。也有學(xué)者認(rèn)為輔助服務(wù)是發(fā)電廠為了保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行必須采取的措施[41]。文獻(xiàn)[42]全面介紹了穩(wěn)定系統(tǒng)運(yùn)營所需的輔助服務(wù)。文獻(xiàn)[43]和文獻(xiàn)[44]總結(jié)了11種電力系統(tǒng)輔助服務(wù)機(jī)制,并強(qiáng)調(diào)了它們的經(jīng)濟(jì)性特征。根據(jù)聯(lián)邦能源管制委員會(huì)(FERC)的有關(guān)規(guī)定,輔助服務(wù)有利于電能從供應(yīng)側(cè)到需求側(cè)的穩(wěn)定傳輸,保證輸電系統(tǒng)能夠安全、可靠地運(yùn)行。FERC在開放的準(zhǔn)入輸電服務(wù)價(jià)目表中定義了6種輔助服務(wù)[45],分別是調(diào)度和系統(tǒng)控制、無功備用和電壓調(diào)整、調(diào)節(jié)和頻率響應(yīng)、能量不平衡出力、旋轉(zhuǎn)備用和非旋轉(zhuǎn)備用。

電力系統(tǒng)必須時(shí)刻保證發(fā)電和用電的平衡。但是突然出現(xiàn)的發(fā)電缺額或者主要輸電線路損壞需要輔助服務(wù)在最短時(shí)間內(nèi)保證供需平衡[46]。一旦系統(tǒng)頻率出現(xiàn)較大偏差,發(fā)電機(jī)組就會(huì)脫機(jī)從而引發(fā)一系列錯(cuò)誤,嚴(yán)重的將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰和大面積停電。輔助服務(wù)最大的價(jià)值就體現(xiàn)在備用容量及快速可靠響應(yīng)系統(tǒng)不平衡的能力。隨著中國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,需要更多靈活的資源提供快速、可靠的響應(yīng)以維持系統(tǒng)平衡。

2.2 需求響應(yīng)提供輔助服務(wù)的潛力

智能電網(wǎng)的迅速發(fā)展使得傳統(tǒng)的集中式發(fā)電廠向不可調(diào)度的分布式新能源發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變,給電力系統(tǒng)運(yùn)營帶來了很多困難。其中一個(gè)就是如何在可再生能源隨機(jī)分布的情況下保持電力系統(tǒng)平衡。目前國內(nèi)電力系統(tǒng)主要依靠集中式的化石燃料發(fā)電廠來提供輔助服務(wù)。但是,隨著可再生能源機(jī)組逐漸增多,系統(tǒng)不確定性增加,傳統(tǒng)的發(fā)電廠難以通過提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來穩(wěn)定系統(tǒng)頻率[47]。需要更靈活的資源一起提供輔助服務(wù)。智能電網(wǎng)的快速發(fā)展為需求響應(yīng)提供了技術(shù)支撐。在需求側(cè)應(yīng)用信息通信技術(shù)及高級(jí)量測(cè)體系,可以通過雙向互動(dòng)智能用電實(shí)現(xiàn)負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度,為電力系統(tǒng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用等服務(wù)[23]。

利用需求響應(yīng)提供輔助服務(wù),對(duì)中國電力系統(tǒng)的運(yùn)行與發(fā)展具有重要作用。發(fā)電機(jī)提供輔助服務(wù)受爬坡速率約束,反應(yīng)較慢且成本較高。如果由常規(guī)機(jī)組承擔(dān)新增的輔助服務(wù)需求,會(huì)帶來巨大的建設(shè)投入,降低了系統(tǒng)運(yùn)行效率,并且難以滿足國內(nèi)部分地區(qū)高受電比例電網(wǎng)安全運(yùn)行的要求。除此之外,一旦參與提供輔助服務(wù)的發(fā)電機(jī)響應(yīng)延遲或不啟動(dòng),就會(huì)造成大量旋轉(zhuǎn)備用容量缺失,從而引發(fā)系統(tǒng)崩潰。相反,需求響應(yīng)資源一般較為廉價(jià),也更容易克服通信和控制延時(shí)的問題。隨著批發(fā)市場(chǎng)中動(dòng)態(tài)可控負(fù)荷數(shù)目逐漸增多,系統(tǒng)運(yùn)行成本逐漸減少[48]。在保證通信基礎(chǔ)的情況下,無論是針對(duì)調(diào)度系統(tǒng)的指令還是價(jià)格信號(hào),大部分需求側(cè)資源的響應(yīng)速度都比發(fā)電機(jī)更快。同時(shí),需求側(cè)資源由大量小型負(fù)荷集合而成,極個(gè)別需求響應(yīng)資源不響應(yīng)對(duì)整體的影響很小,使得負(fù)荷聚合商提供輔助服務(wù)更加可靠。因此,負(fù)荷聚合商更容易完成與系統(tǒng)運(yùn)營商簽訂的合同任務(wù)。綜上所述,研究響應(yīng)快、成本低的需求側(cè)輔助服務(wù)資源對(duì)于中國電力市場(chǎng)建設(shè)具有積極意義。

近年來越來越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)需求響應(yīng)提供輔助服務(wù)的巨大潛力。需求側(cè)資源既可以用于電力資源調(diào)度[49],也可以提供不同的輔助服務(wù)[50-51]。溫度控制負(fù)荷可以在幾分鐘內(nèi)提供輔助服務(wù)[52-55],尤其是空調(diào)負(fù)荷具有熱存儲(chǔ)性能,調(diào)度潛力很大[54]。電動(dòng)汽車充放電可以在小時(shí)級(jí)時(shí)間尺度上提供輔助服務(wù)[56-57]。有學(xué)者重點(diǎn)總結(jié)了利用熱水器和電池儲(chǔ)能系統(tǒng)提供輔助服務(wù)的示范項(xiàng)目[58]。這些需求響應(yīng)資源都表現(xiàn)出隨機(jī)循環(huán)開關(guān)的特性,因此可以通過控制算法的設(shè)計(jì)加以利用,讓它們?cè)诤线m的時(shí)間,以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接電網(wǎng)[59],提供輔助服務(wù)。文獻(xiàn)[60]詳細(xì)介紹了各種參與提供輔助服務(wù)的需求響應(yīng),并分別建模,提出了需求響應(yīng)參與輔助服務(wù)市場(chǎng)的框架,為系統(tǒng)運(yùn)營商提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

根據(jù)FERC對(duì)輔助服務(wù)的定義,考慮到負(fù)荷控制策略的靈活性及快速響應(yīng)的特性,表3總結(jié)了適合需求側(cè)資源提供的輔助服務(wù),分別為運(yùn)行備用(旋轉(zhuǎn)和非旋轉(zhuǎn))、頻率調(diào)節(jié)和負(fù)荷跟蹤。

表3 需求響應(yīng)提供輔助服務(wù)Table 3 Ancillary services with demand response

2.3 需求響應(yīng)提供備用輔助服務(wù)

隨著可再生能源逐漸增多,發(fā)電側(cè)不確定性增大,系統(tǒng)備用容量的需求增大。同時(shí),用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求逐漸增高,渴望獲得更加可靠的電能,因此系統(tǒng)運(yùn)營商必須綜合考慮各種靈活資源來優(yōu)化運(yùn)行備用。需求響應(yīng)技術(shù)的發(fā)展讓負(fù)荷控制策略更具靈活性,并且在備用市場(chǎng)中推廣[61-70]。提供運(yùn)行備用的需求響應(yīng)資源必須在10 min或更短時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)期響應(yīng)量。因此可以通過直接負(fù)荷控制,讓需求側(cè)資源,例如帶有貯熱水箱的電熱水器,快速響應(yīng)系統(tǒng)擾動(dòng),提供非旋轉(zhuǎn)備用[71-73]。通用電氣和夏威夷州自然能源研究所對(duì)夏威夷州的輔助服務(wù)進(jìn)行了合作研究[74]。研究表明,應(yīng)該合理利用儲(chǔ)能和需求響應(yīng)的快速響應(yīng)能力來提供一定比例的旋轉(zhuǎn)備用。在需求響應(yīng)與發(fā)電機(jī)協(xié)調(diào)控制方面,有學(xué)者在計(jì)及環(huán)境因素的動(dòng)態(tài)調(diào)度中考慮需求響應(yīng)資源提供旋轉(zhuǎn)備用,并且通過優(yōu)化模型最小化社會(huì)成本,從而達(dá)到環(huán)境友好型經(jīng)濟(jì)調(diào)度的目的[75]。還有學(xué)者建立了需求響應(yīng)隨機(jī)安全約束機(jī)組組合模型來提供短期備用[68]。小型負(fù)荷可以通過負(fù)荷聚合商的形式參與提供備用服務(wù),在市場(chǎng)中與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組公平競(jìng)爭(zhēng)[76-78]。然而,響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)的局限性限制了需求響應(yīng)資源提供系統(tǒng)備用。供應(yīng)側(cè)的發(fā)電量和需求側(cè)的用電量同時(shí)具有隨機(jī)波動(dòng)性,很難確定可以在市場(chǎng)中交易的備用容量[79]。除此之外,雖然需求側(cè)資源可以提供快速備用,但是由于有限的容量約束,它們不能真正提供電能傳輸。例如:電池系統(tǒng)可以給用戶提供一定量的電能,但是不能超過電池總?cè)萘?熱質(zhì)量一定的需求側(cè)設(shè)備也只能在熱舒適度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移有限的電能。未來隨著中國需求響應(yīng)技術(shù)的發(fā)展,需要更深入地研究備用輔助服務(wù)的控制模型,讓需求側(cè)資源的調(diào)控模式更精確、更有效。

2.4 需求響應(yīng)提供頻率調(diào)節(jié)和負(fù)荷跟蹤

能源變革趨勢(shì)下,世界各國開始逐步淘汰火電機(jī)組等傳統(tǒng)高污染發(fā)電機(jī)組,取而代之的是清潔高效的間歇性可再生能源機(jī)組。隨機(jī)性的增加使得電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)增多,幅度加大,對(duì)提供頻率控制輔助服務(wù)提出了高要求。需求響應(yīng)可以讓負(fù)荷靈活參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)而不受環(huán)境因素制約[4]。需求側(cè)許多電力設(shè)備都有一定的工作周期,例如電冰箱、制熱通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)(HVAC)、電熱水器等。這些靈活的需求響應(yīng)資源可以響應(yīng)頻率調(diào)整信號(hào),通過改變工作周期來提供頻率調(diào)節(jié)服務(wù)。研究表明:商業(yè)樓宇中的制熱、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)調(diào)頻潛力巨大[80-85]。它們數(shù)量眾多,可以通過聚合表現(xiàn)出很大的熱慣性,從而抵消短期波動(dòng)。不同的控制策略可以利用物理變量實(shí)現(xiàn)直接控制風(fēng)扇速度,或者操控空氣質(zhì)量流量、供氣壓力和恒溫器設(shè)定值以達(dá)到間接調(diào)頻的目的。文獻(xiàn)[86]提出了線性控制和預(yù)設(shè)形狀控制這兩種家用冰箱控制策略,可以在沒有實(shí)時(shí)通信的情況下快速地提供無擾動(dòng)的頻率調(diào)節(jié)服務(wù)。文獻(xiàn)[87]針對(duì)微電網(wǎng)提出了一種基于適應(yīng)爬山法的需求響應(yīng)控制策略,從配電網(wǎng)的角度提供一次調(diào)頻,利用步進(jìn)式控制器來減少被控制負(fù)荷數(shù)量,并通過優(yōu)化得到最小值?？紤]到需求側(cè)頻率調(diào)節(jié)資源與發(fā)電機(jī)組共同參與頻率控制,文獻(xiàn)[79]研究了需求響應(yīng)資源的運(yùn)行模式,并且同時(shí)優(yōu)化發(fā)電機(jī)組和需求響應(yīng)資源提供緊急需求響應(yīng)。在輔助服務(wù)市場(chǎng)模式下,需求響應(yīng)聚合商根據(jù)緊急情況下的價(jià)格信號(hào),利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法優(yōu)化資源來實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)。文獻(xiàn)[88]利用分散式牽制控制策略來協(xié)調(diào)大量發(fā)電機(jī)組和大量負(fù)荷聚合商的運(yùn)行,從而讓發(fā)電機(jī)組和溫控負(fù)荷同時(shí)提供負(fù)荷跟蹤服務(wù)。發(fā)電機(jī)組通過反饋控制調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速來響應(yīng)指令,分布式溫控負(fù)荷聚合商調(diào)節(jié)溫度設(shè)定點(diǎn)來改變聚合的總功率。

3 需求響應(yīng)參與輔助服務(wù)市場(chǎng)

隨著各國電力體制改革的深入,市場(chǎng)機(jī)制逐步完善,輔助服務(wù)市場(chǎng)的建立可以鼓勵(lì)需求響應(yīng)參與電力系統(tǒng)控制,并且可以補(bǔ)償提供需求響應(yīng)的用戶。美國基于電力庫的市場(chǎng)機(jī)制針對(duì)遠(yuǎn)期和實(shí)時(shí)市場(chǎng)、聯(lián)合優(yōu)化的能源和輔助服務(wù)市場(chǎng)、節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)和金融輸電權(quán)市場(chǎng)都采用雙結(jié)算系統(tǒng)[89]。當(dāng)前的輔助服務(wù)市場(chǎng)主要包括旋轉(zhuǎn)備用、非旋轉(zhuǎn)備用和頻率調(diào)節(jié)[90-92]。隨著智能電網(wǎng)及可再生能源的發(fā)展,規(guī)范這些新興市場(chǎng)的規(guī)則仍在不斷變化,但是必須要保證需求響應(yīng)資源可以得到公平的補(bǔ)償。為了衡量需求響應(yīng)的參與效果從而確定補(bǔ)償量,負(fù)荷資源需要通過基準(zhǔn)測(cè)試,并且在長(zhǎng)期運(yùn)行下保持良好的表現(xiàn)[93]。美國ERCOT,MISO,PJM和NYISO通過引入需求響應(yīng)資源提供輔助服務(wù),除此之外,ISO-NE,BPA和CAISO開展了一些試點(diǎn)項(xiàng)目,傳統(tǒng)電力市場(chǎng)正逐步向需求側(cè)的靈活資源開放。但是目前看來這些需求響應(yīng)項(xiàng)目的參與度很低[5]。隨著通信設(shè)施變得更可靠,應(yīng)用更廣泛,智能設(shè)備間的互動(dòng)越來越便捷。大量智能設(shè)備可以協(xié)調(diào)動(dòng)作完成電力系統(tǒng)所需的調(diào)節(jié)量。電網(wǎng)公司和用戶之間雙向的信息流和電力流,促進(jìn)了需求響應(yīng)提供輔助服務(wù),例如削峰、削負(fù)荷和旋轉(zhuǎn)備用等。因此,有效開展需求響應(yīng)可以提高電力市場(chǎng)效率和系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性[7]。

中國電力輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)與電力市場(chǎng)化進(jìn)程相伴相隨。2009年5月,京津唐電網(wǎng)根據(jù)華北區(qū)域輔助服務(wù)與并網(wǎng)考核實(shí)施細(xì)則,率先在全國建立了基于成本加合理收益的輔助服務(wù)交易機(jī)制,隨后輔助服務(wù)交易陸續(xù)在華東地區(qū)等地開展。2015年3月《進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》(中發(fā)〔2015〕9號(hào))發(fā)布后,將輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)視為一大重點(diǎn),同時(shí)也對(duì)需求響應(yīng)工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。自2013年國家開展電力需求側(cè)管理城市綜合試點(diǎn)建設(shè)以來,北京、上海、蘇州、佛山分別建立了可服務(wù)城市運(yùn)行保障工作的需求響應(yīng)調(diào)峰資源庫。經(jīng)過多年的試點(diǎn)培育,中國需求響應(yīng)試點(diǎn)工作形成了政府主導(dǎo)、電網(wǎng)企業(yè)支持、新型負(fù)荷聚合商和電力用戶參與的需求響應(yīng)工作體系。對(duì)于需求側(cè)資源參與輔助服務(wù),2016年5月國家能源局發(fā)布《國家能源局關(guān)于促進(jìn)電儲(chǔ)能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)補(bǔ)償(市場(chǎng))機(jī)制試點(diǎn)工作的通知》。提出用戶側(cè)建設(shè)一定規(guī)模的電儲(chǔ)能設(shè)施,作為獨(dú)立市場(chǎng)主體或與發(fā)電企業(yè)聯(lián)合參與調(diào)頻、深度調(diào)峰和啟停調(diào)峰等輔助服務(wù)。

2016年11月發(fā)布的《規(guī)劃》對(duì)大力提高需求響應(yīng)能力作了部署,將需求響應(yīng)作為提升電力系統(tǒng)調(diào)峰能力的重要手段予以提出,明確了需求響應(yīng)的作用和價(jià)值,對(duì)今后推廣需求響應(yīng)應(yīng)用具有極其重要的意義。隨著輔助服務(wù)市場(chǎng)的發(fā)展,未來高比例可再生能源接入對(duì)系統(tǒng)輔助服務(wù)交易,尤其是調(diào)動(dòng)需求側(cè)儲(chǔ)能資源參與輔助服務(wù)提出了更迫切的需求。構(gòu)建完善的輔助服務(wù)市場(chǎng)是中國電力市場(chǎng)建設(shè)工作中的重要環(huán)節(jié),未來電力輔助服務(wù)市場(chǎng)化還有很長(zhǎng)一段路要走,需要借鑒國外需求響應(yīng)的實(shí)施及市場(chǎng)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn),建設(shè)適應(yīng)中國國情的需求響應(yīng)提供輔助服務(wù)的市場(chǎng)機(jī)制。

目前,對(duì)于需求響應(yīng)提供輔助服務(wù)的商業(yè)化的研究很少,還無法準(zhǔn)確計(jì)算需求響應(yīng)供應(yīng)商的潛在收益[94]。有學(xué)者對(duì)工商業(yè)需求響應(yīng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析[9，95],可以發(fā)現(xiàn)雖然不同地區(qū)的市場(chǎng)機(jī)制存在差異,但是這些需求響應(yīng)資源很快將會(huì)在現(xiàn)有的輔助服務(wù)市場(chǎng)出清機(jī)制下具有較大的競(jìng)爭(zhēng)力。文獻(xiàn)[96]比較了3種需求響應(yīng)參與備用市場(chǎng)的合同設(shè)計(jì)方法:基準(zhǔn)點(diǎn)分析法、集中式合約設(shè)計(jì)和分散式合約設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明,3種方法各有利弊,用戶隱私和成本等因素都會(huì)影響需求響應(yīng)效果和負(fù)荷聚合商的收益。對(duì)于用戶來說,與傳統(tǒng)的緊急需求響應(yīng)項(xiàng)目相比,參與輔助服務(wù)響應(yīng)頻率低,年削減負(fù)荷小時(shí)數(shù)要小得多[97-98]。對(duì)于零售用戶和終端負(fù)荷來說,其更傾向于參與輔助服務(wù)項(xiàng)目。值得注意的是,雖然需求響應(yīng)提供輔助服務(wù)具有成本低、響應(yīng)快、安全可靠的特點(diǎn),但是對(duì)于那些需要長(zhǎng)時(shí)間響應(yīng)、必須具有大量能源儲(chǔ)備的服務(wù),更適合讓發(fā)電機(jī)來提供。因此,不能盲目追求需求響應(yīng)規(guī)模的擴(kuò)大。電力系統(tǒng)對(duì)輔助服務(wù)的需求量是有限的,負(fù)荷的過度參與可能會(huì)提供超過系統(tǒng)需求的輔助服務(wù)[5],這對(duì)于電力系統(tǒng)穩(wěn)定是不利的。負(fù)荷聚合商需要考察負(fù)荷參與輔助服務(wù)的投資價(jià)值,不能盲目跟風(fēng)。

4 中國需求響應(yīng)參與輔助服務(wù)市場(chǎng)的障礙

4.1 觀念的轉(zhuǎn)變

需求響應(yīng)在市場(chǎng)環(huán)節(jié)的應(yīng)用,受到傳統(tǒng)觀念的限制。目前中國尚未實(shí)現(xiàn)真正的市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng),主要是通過政策引導(dǎo),當(dāng)系統(tǒng)突發(fā)擾動(dòng)或容量缺額時(shí)采取的強(qiáng)制性手段。同時(shí)傳統(tǒng)觀念上認(rèn)為輔助服務(wù)應(yīng)該由發(fā)電側(cè)提供,發(fā)電側(cè)必須時(shí)刻滿足用戶需求。為了優(yōu)化資源配置,提高用電效率,應(yīng)該挖掘負(fù)荷參與提供輔助服務(wù)的能力,使用戶自愿參與到輔助服務(wù)市場(chǎng)中,自覺改善其用電特性,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行。

4.2 技術(shù)的支持

雖然世界各國的學(xué)者們已經(jīng)意識(shí)到負(fù)荷可以被用來提供輔助服務(wù),但是要想把負(fù)荷和傳統(tǒng)的發(fā)電側(cè)資源同等對(duì)待需要克服技術(shù)上的難關(guān)。可以從需求側(cè)、系統(tǒng)運(yùn)營商和通信3個(gè)方面加以分析[5]。

1)需求側(cè)。參與輔助服務(wù)的需求側(cè)資源可能會(huì)同時(shí)參與能源市場(chǎng)和容量市場(chǎng)。因此,需求側(cè)的技術(shù)要能夠成熟、有效地克服負(fù)荷參與多種市場(chǎng)交易的約束。另一方面,輔助服務(wù)市場(chǎng)對(duì)參與用戶的要求非常嚴(yán)格,比如要求具有一定的上下調(diào)節(jié)容量、提供的輔助服務(wù)容量能夠保持特定的時(shí)間等[99]。即使在電力市場(chǎng)和需求響應(yīng)機(jī)制建設(shè)較早、商業(yè)及金融環(huán)境成熟的美國,需求側(cè)參與輔助服務(wù)市場(chǎng)的數(shù)量也十分有限。寬泛地說,負(fù)荷必須要能夠提供具體的響應(yīng)信息以確定在不同狀況、不同響應(yīng)時(shí)間和運(yùn)行狀況下的響應(yīng)等級(jí)。負(fù)荷根據(jù)信號(hào)響應(yīng)的速度、爬坡速率、響應(yīng)范圍，以及頻率變化的影響都可以決定負(fù)荷響應(yīng)等級(jí)。

2)系統(tǒng)運(yùn)營商。由于負(fù)荷特性受到季節(jié)、節(jié)假日、峰谷時(shí)刻等不同因素的影響,系統(tǒng)運(yùn)營商需要對(duì)需求響應(yīng)資源進(jìn)行建模,而不僅僅用和發(fā)電機(jī)相同的參數(shù)來表示提供輔助服務(wù)的需求響應(yīng)資源。同時(shí)需要考慮需求響應(yīng)資源的不確定性,鼓勵(lì)小用戶通過聚合商或其他形式參與到輔助服務(wù)市場(chǎng)中。

3)通信。通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得通信安全標(biāo)準(zhǔn)的缺乏問題日益突出。由于通信安全問題導(dǎo)致大型負(fù)荷聚合商運(yùn)作偏離預(yù)期會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。通信的安全可以降低運(yùn)行成本,也包括負(fù)荷參與成本。

4.3 輔助服務(wù)的合理定價(jià)

根據(jù)國外的以發(fā)電側(cè)為主的輔助服務(wù)市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制,輔助服務(wù)價(jià)格透明且包括兩方面內(nèi)容:有效投標(biāo)和機(jī)會(huì)成本[100]。輔助服務(wù)供應(yīng)商通過有效投標(biāo)回收邊際成本,如由于耗熱率降低引起的損耗增加和燃料消費(fèi)的增長(zhǎng)。如果供應(yīng)商為了提供輔助服務(wù)放棄了能量交易,就會(huì)產(chǎn)生機(jī)會(huì)成本。同理,如果負(fù)荷為了響應(yīng)調(diào)度指令而時(shí)刻準(zhǔn)備著削減用電量,也會(huì)產(chǎn)生機(jī)會(huì)成本。不同于發(fā)電機(jī)響應(yīng)特性,通常負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生巨大的成本。因?yàn)閷?duì)許多負(fù)荷來說,無法長(zhǎng)時(shí)間減少用電量,一旦響應(yīng)時(shí)間增長(zhǎng),響應(yīng)成本會(huì)急劇升高。除了機(jī)會(huì)成本,負(fù)荷參與提供輔助服務(wù)的成本還有投資成本,包括通信和控制設(shè)備的投資成本、實(shí)時(shí)遙測(cè)技術(shù)的成本等[5]。然而,如今的以發(fā)電側(cè)為主的輔助服務(wù)市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制都是基于機(jī)會(huì)成本。在這樣的市場(chǎng)規(guī)則下,機(jī)會(huì)成本計(jì)算復(fù)雜并且受投資成本影響很大的需求側(cè)資源很難準(zhǔn)確評(píng)估提供輔助服務(wù)的成本效益,也就難以建立一個(gè)公平公正的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。

理論上通過需求響應(yīng)獲得輔助服務(wù)與發(fā)電側(cè)提供相比成本更低,需求側(cè)資源的報(bào)價(jià)應(yīng)該偏低。在輔助服務(wù)市場(chǎng)建立初期,為了吸引投資,需求側(cè)的輔助服務(wù)供應(yīng)商會(huì)竭力縮減成本、降低報(bào)價(jià)。為了鼓勵(lì)金融市場(chǎng)穩(wěn)定發(fā)展,防止發(fā)生惡性競(jìng)爭(zhēng),政府應(yīng)該給予提供輔助服務(wù)的需求側(cè)資源一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。例如：給予購置特定智能可控設(shè)備的電力用戶適當(dāng)比例的折讓[101],應(yīng)對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車等新興需求側(cè)資源給予一定的政策扶持,對(duì)分布式能源對(duì)電網(wǎng)供電提供電價(jià)補(bǔ)償,對(duì)電動(dòng)汽車用戶實(shí)行電價(jià)折扣等獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制[102],以鼓勵(lì)需求側(cè)資源積極參與輔助服務(wù)市場(chǎng)。要建設(shè)科學(xué)、合理和權(quán)威的輔助服務(wù)價(jià)格體系,還需完善相應(yīng)的監(jiān)管手段和法律法規(guī)[103]。中國應(yīng)在建設(shè)能量市場(chǎng)的同時(shí)構(gòu)建合理的輔助服務(wù)定價(jià)機(jī)制,促進(jìn)需求響應(yīng)資源在提供輔助服務(wù)方面的發(fā)展。

5 結(jié)語

中國現(xiàn)階段還處于電力市場(chǎng)發(fā)展探索階段,市場(chǎng)建設(shè)尚未完善,還有許多亟待解決的問題。因此,對(duì)于輔助服務(wù)市場(chǎng)及需求響應(yīng)參與機(jī)制的研究與實(shí)踐,應(yīng)該結(jié)合中國電能市場(chǎng)的現(xiàn)狀及世界能源改革的發(fā)展趨勢(shì)。需求側(cè)資源的市場(chǎng)化應(yīng)用還需要長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐和檢驗(yàn),除了需要排除技術(shù)上的障礙外,還需要理清體制和觀念問題。

1)需求響應(yīng)資源參與電力輔助服務(wù)市場(chǎng),可以提高系統(tǒng)可靠性、靈活性,優(yōu)化資源配置,提高用電效率,具有重要的社會(huì)效益。充分利用負(fù)荷的實(shí)時(shí)可調(diào)節(jié)能力,發(fā)揮其響應(yīng)速度快、響應(yīng)效果可靠、響應(yīng)成本低的優(yōu)勢(shì),可以極大地提高系統(tǒng)的間歇性新能源接入能力和系統(tǒng)安全穩(wěn)定性,考慮需求響應(yīng)的電力輔助服務(wù)市場(chǎng)設(shè)計(jì)已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。

2)主要發(fā)達(dá)國家都開展了輔助服務(wù)市場(chǎng)設(shè)計(jì)的研究,提供了多種輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)作模式。大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及示范工程都表明:需求響應(yīng)參與輔助服務(wù)市場(chǎng)具有可操作性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3)中國新一輪電力體制改革提出的 “三放開、一推進(jìn)、三強(qiáng)化”正是圍繞電力市場(chǎng)建設(shè)而展開。對(duì)于輔助服務(wù)市場(chǎng)化建設(shè)的研究還非常初步,需要相關(guān)政策協(xié)調(diào)及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的支持,如市場(chǎng)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)、獎(jiǎng)懲機(jī)制等。中國應(yīng)加快設(shè)施建設(shè)、相關(guān)研究和用電側(cè)市場(chǎng)化進(jìn)程,推進(jìn)輔助服務(wù)合理定價(jià)和相關(guān)規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)制定進(jìn)程,促進(jìn)需求響應(yīng)在中國輔助服務(wù)市場(chǎng)的應(yīng)用和發(fā)展。

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ApplicationofDemandResponseinAncillaryServiceMarket

SHENYunwei1,LIYang1,GAOCiwei1,ZHOULei2

(1.School of Electrical Engineering,Southeast University,Nanjing 210096,China;2.State Grid Suzhou Power Supply Company,Suzhou 215004,China)

Demand response (DR) is one of the core technical functions of smart grid.Not only is it able to serve as a low-cost capacity resource in face of emergency,but also it can affect the pricing of electricity market which reduces price fluctuations.An overview on the participation of DR in marker environment is conducted and the technology of ancillary service provision for DR is discussed in detail.The operation mechanism,dispatch and control strategy and the potential of loads are described.Finally,based on the actual situation in China,existing obstacles to the implementation of DR in ancillary markets are analyzed and the huge potential and development trend of carrying out DR in ancillary markets are pointed out.

This work is supported by National High Technology Research and Development Program of China (863 Program) (No.2015AA050401) and State Grid Corporation of China.

demand response;ancillary service;electricity market;ancillary service market

2017-03-02;

2017-08-08。

上網(wǎng)日期:2017-09-05。

國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)資助項(xiàng)目(2015AA050401);國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目“面向電力市場(chǎng)化的需求響應(yīng)機(jī)制及實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究”。

沈運(yùn)帷(1992—),女,博士研究生,主要研究方向:需求響應(yīng)和電力市場(chǎng)。E-mail： liliansyw@163.com

李 揚(yáng)(1961—),男,通信作者,博士,教授,博士生導(dǎo)師,主要研究方向:電力系統(tǒng)運(yùn)行、電力市場(chǎng)、需求側(cè)管理。E-mail:li_yang@seu.edu.cn

高賜威(1977—),男,博士,教授,博士生導(dǎo)師,主要研究方向:需求側(cè)管理、電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)、電力規(guī)劃、電力市場(chǎng)。E-mail:ciwei.gao@seu.edu.cn

(編輯章黎)