肖堯

（南方電網(wǎng)廣東廣州供電局客服中心，廣東 廣州 510620）

氣候環(huán)境變化問題日益嚴(yán)峻，注重發(fā)展新能源發(fā)電模式，已經(jīng)成為現(xiàn)代發(fā)展重點。按照相關(guān)數(shù)據(jù)可知，中國風(fēng)電裝機率、太陽能發(fā)電裝機率均呈現(xiàn)出倍數(shù)增長趨勢[1]。采用新能源發(fā)電模式后，會顯著影響電力系統(tǒng)運行控制效果。

1 需求側(cè)響應(yīng)對新能源電力系統(tǒng)的作用分析

1.1 需求側(cè)響應(yīng)資源與分類

在物理形態(tài)、使用習(xí)慣方面，終端負(fù)荷具備顯著差異，導(dǎo)致需求側(cè)響應(yīng)用戶呈現(xiàn)出多種響應(yīng)特征與響應(yīng)能力。

按照不同角度，將需求側(cè)響應(yīng)資源分為多種類型：①根據(jù)用戶類別，劃分為工業(yè)負(fù)荷、居民負(fù)荷、商業(yè)負(fù)荷、其他負(fù)荷。②根據(jù)響應(yīng)特性，劃分為可平移負(fù)荷、可轉(zhuǎn)移負(fù)荷、可削減負(fù)荷。在特定周期內(nèi)，可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的總用電量不變，可以靈活調(diào)節(jié)不同時段用電量；平移負(fù)荷會受到生產(chǎn)生活流程限制，在不同時間段內(nèi)，平移用電曲線，該類資源包括工業(yè)流水線設(shè)備；按照實際需求，削減用電量負(fù)荷，該類資源涉及到大型洗衣、居民空調(diào)、農(nóng)村灌溉設(shè)備等[2]。③根據(jù)能量流向劃分，包括雙向互動資源、單向可調(diào)節(jié)資源。對于雙向互動，主要是電能輸出功能負(fù)荷，涉及到儲能設(shè)備、電動汽車、分布式電源等；針對單向可調(diào)節(jié)來說，在用電功率上、運行時間上，具備可控性純用電單元。④根據(jù)調(diào)節(jié)目標(biāo)，劃分為削峰型資源、填谷型資源。針對削峰型資源，可以在用電高峰期減少電力消費量，改變過程中，不會涉及到高峰期以外時段；填谷型資源可以推遲高峰用電負(fù)荷，使其轉(zhuǎn)移到低谷時間段。

1.2 需求側(cè)響應(yīng)對新能源電力系統(tǒng)的作用

在新能源電力系統(tǒng)中，需求側(cè)響應(yīng)資源可以作為虛擬發(fā)電機組和常規(guī)電源參與到調(diào)度計劃中，同時為系統(tǒng)提供輔助服務(wù)，比如旋轉(zhuǎn)備用、調(diào)頻等。

按照不同調(diào)控機制與方法，需求側(cè)響應(yīng)對新能源電力運行貢獻的差異較大，如表1所示。

表1 需求側(cè)響應(yīng)對新能源電力系統(tǒng)的貢獻作用

從表1可知，針對實時電價、分時電價、尖峰電價的需求側(cè)響應(yīng)項目來說，相關(guān)控制信號的控制周期為“小時級”，負(fù)荷不能按照新能源出力情況做出反應(yīng)，無法有效處理由于新能源發(fā)電短時波動問題所造成的并網(wǎng)難度影響。在應(yīng)用實踐中，單一按照價格型需求側(cè)響應(yīng)維護新能源電力系統(tǒng)運行安全性、高效性的難度大。與價格型需求側(cè)響應(yīng)相比，合同激勵型需求側(cè)響應(yīng)能源能夠促進新能源發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)、高效運行[3]。分析原因可知，激勵型需求側(cè)響應(yīng)能源是一種直控方式，能夠直接對用電活動負(fù)荷予以管控，確保其可以快速、準(zhǔn)確響應(yīng)系統(tǒng)信號，追蹤匹配新能源出力。國家發(fā)改委開展了全國性用電工作，為未來實施經(jīng)濟激勵的需求側(cè)響應(yīng)供電奠定基礎(chǔ)，高效激勵需求側(cè)響應(yīng)能源實施。

1.3 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)需要通過支持技術(shù)實現(xiàn)，包括智能控制技術(shù)、信息通信技術(shù)、高級量測技術(shù)等。

信息通信技術(shù)：信息通信是在連接系統(tǒng)間，利用模擬、數(shù)字信號調(diào)制手段，對不同信息實施電子傳輸?shù)募夹g(shù)。需求側(cè)響應(yīng)管理目標(biāo)應(yīng)當(dāng)通過遠方通信方式支持。遠方通信技術(shù)涉及到電力線載波、電力線寬帶手段、專用公共網(wǎng)絡(luò)、固定無線電網(wǎng)絡(luò)等。

智能控制技術(shù)：智能控制技術(shù)可以確保需求側(cè)響應(yīng)在用戶側(cè)落實和執(zhí)行。典型控制設(shè)備，涉及到智能電器與插座、雙向智能表計、智能用電信息管理技術(shù)、智能用電終端。通過該類設(shè)備，系統(tǒng)運行者對負(fù)荷控制、需求側(cè)響應(yīng)進行集中化控制，確認(rèn)執(zhí)行效果。

高級量測技術(shù)：高級量測技術(shù)能夠?qū)τ脩粲秒娦畔⑦M行測量、收集、存儲與應(yīng)用，屬于新型信息技術(shù)，組成包括量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、智能電表、相關(guān)接口等。采用高級量測技術(shù)，電網(wǎng)企業(yè)能夠統(tǒng)一監(jiān)控和管理用電設(shè)備，用戶用電信息涉及到負(fù)荷控制信號、實時負(fù)荷數(shù)據(jù)、用戶服務(wù)信息等，可以實時采集分析，同時在電力企業(yè)和用戶間獲取雙向通信。利用指導(dǎo)用戶合理用電，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)與用戶互動操作。

2 新能源電力系統(tǒng)的需求側(cè)響應(yīng)關(guān)鍵問題

2.1 綜合資源規(guī)劃技術(shù)

確保規(guī)劃策略科學(xué)性，能夠?qū)崿F(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)效益。針對新能源電力系統(tǒng)，必須全面分析供應(yīng)側(cè)、需求側(cè)響應(yīng)資源，按照標(biāo)準(zhǔn)化策略，規(guī)劃綜合資源。在限制新能源發(fā)電規(guī)?；尤胫?，全面發(fā)揮出需求側(cè)響應(yīng)效果。根據(jù)不同對象，可以劃分為需求側(cè)響應(yīng)獨立規(guī)劃、源網(wǎng)荷聯(lián)合規(guī)劃、源荷綜合規(guī)劃。在需求側(cè)響應(yīng)資源中，涉及到電動汽車、可轉(zhuǎn)移負(fù)荷、暖通空調(diào)。

在研究中，建立多樣化優(yōu)化模型，求解需求側(cè)響應(yīng)設(shè)備、電網(wǎng)架構(gòu)、布設(shè)位置[4]。規(guī)劃目標(biāo)能夠降低總經(jīng)濟成本，全面提升能源利用率。按照研究結(jié)果顯示，在規(guī)劃決策中，深入分析需求側(cè)響應(yīng)管理影響，增加方案效益。需求側(cè)響應(yīng)對新能源發(fā)電貢獻大，并且和電網(wǎng)特點及位置相關(guān)。合理應(yīng)用不同負(fù)荷互補性，能夠增加規(guī)劃方案效益。引入需求側(cè)響應(yīng)，在建立模型時，注重分析系統(tǒng)運行狀態(tài)。新能源電力系統(tǒng)具備雙側(cè)隨機特點，會加大模型求解難度。所以，針對不確定性優(yōu)化問題，注重算法求解，已經(jīng)成為重要問題。

2.2 發(fā)用電一體化調(diào)度技術(shù)

在智能電網(wǎng)體系下，需求側(cè)響應(yīng)負(fù)荷則為虛擬發(fā)電資源和常規(guī)電源均參與到調(diào)度計劃中。負(fù)荷效應(yīng)速度能夠豐富電力運行效益，加強調(diào)節(jié)與控制效果，同時可以加強可再生能源消納能力，全面提升電力資源利用效率。在互動模式下，注重用電一體化調(diào)度問題，現(xiàn)存研究非常多。

新能源電力系統(tǒng)中，發(fā)用電聯(lián)合調(diào)度，合理應(yīng)用高級能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)，該系統(tǒng)按照各測量點，收集電氣參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)，對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的電源、負(fù)荷、運行形態(tài)進行計算[5]。其中，電價模式引入動態(tài)電價信號，削減用戶負(fù)荷；在執(zhí)行相關(guān)指令時，對用戶行為依賴較大，導(dǎo)致執(zhí)行強制性不足；電價模式為間接負(fù)荷調(diào)控模式，可以應(yīng)用到價格信號敏感用戶中；按照合同、市場競爭模式，運行者可以直接調(diào)控負(fù)荷。

2.3 協(xié)調(diào)優(yōu)化控制技術(shù)

在新能源電力系統(tǒng)中，需求側(cè)響應(yīng)資源能夠補充常規(guī)機組調(diào)節(jié)問題，參與到電網(wǎng)穩(wěn)定、調(diào)頻控制中。相比于集中調(diào)控方式，采用聚合接入方式，需求側(cè)響應(yīng)資源需要復(fù)雜控制技術(shù)?；诋?dāng)前發(fā)展，研究集中在單一需求側(cè)響應(yīng)資源，即優(yōu)化設(shè)計控制策略、協(xié)調(diào)配合需求側(cè)響應(yīng)資源。

針對控制策略設(shè)計，應(yīng)當(dāng)針對潛在需求側(cè)響應(yīng)資源、蓄熱、電動汽車、電加熱、溫度控制負(fù)荷等方式，提出針對性控制策略。常用控制目標(biāo)能夠?qū)π履茉窗l(fā)電波動進行抑制，全面提升系統(tǒng)運行經(jīng)濟性、安全裕度。按照研究顯示，通過標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)控策略，需求側(cè)響應(yīng)資源可以抑制發(fā)電波動，加強應(yīng)對外部不確定能力。在部分情況下，依賴供應(yīng)側(cè)資源方案，具備顯著經(jīng)濟性。針對協(xié)調(diào)需求側(cè)響應(yīng)資源，按照不同類型需求側(cè)響應(yīng)資源互補性，比如基于負(fù)荷集成商角度，提出綜合利用混合動力汽車，可控?zé)嶝?fù)荷、熱點聯(lián)產(chǎn)，提供輔助調(diào)頻控制法。

2.4 新需求側(cè)響應(yīng)效益評價

在新能源電力環(huán)境下，實行需求側(cè)響應(yīng)，可以為電力系統(tǒng)提供有效經(jīng)濟效益。針對電網(wǎng)企業(yè)，降低新發(fā)電并網(wǎng)不良影響，延緩擴容建設(shè)需求，全面提升電網(wǎng)資源利用效率。針對發(fā)電企業(yè)，降低機組調(diào)峰成本，合理控制發(fā)電碳排放。針對用戶，參與需求側(cè)響應(yīng)，能夠降低用電支出，獲得高經(jīng)濟效益。針對全社會發(fā)展，源荷互動能夠?qū)崿F(xiàn)新能源發(fā)電并網(wǎng)，實現(xiàn)電能低碳化發(fā)展。注重分析電力系統(tǒng)需求側(cè)響應(yīng)效益，關(guān)注經(jīng)濟性問題，通過需求側(cè)響應(yīng)，深入分析和研究市場運營效率問題。

2.5 市場化運作機制

在新能源環(huán)境下，系統(tǒng)運動不確定性非常多，不管是容量規(guī)模，還是多樣類型，都對需求側(cè)響應(yīng)提出嚴(yán)格要求。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，探索科學(xué)市場化運作模式。現(xiàn)階段，為了確保各方積極參與，學(xué)者提出金融模式的需求側(cè)響應(yīng)運作。將實時電價作為基礎(chǔ)，按照用戶響應(yīng)方式，新能源發(fā)電匹配關(guān)系，優(yōu)化設(shè)計不同類型需求側(cè)響應(yīng)期權(quán)，對用戶進行合理定價。提出上述機制，不僅能夠準(zhǔn)確評估需求側(cè)響應(yīng)市場價值，還可以降低用戶需求側(cè)響應(yīng)參與風(fēng)險，全面提升參與積極性。從上述分析可知，智能電網(wǎng)、電力市場快速發(fā)展，出現(xiàn)多元化電力金融工具，市場風(fēng)險管理、需求側(cè)響應(yīng)商業(yè)化應(yīng)用，都可以發(fā)揮出顯著作用。

3 建議與展望

3.1 完善技術(shù)支撐體系

引入智能采集、量測技術(shù)，制定用電信息采集路線，全方位采集用戶用電信息，以此滿足不同業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，特別是數(shù)據(jù)共享、智能應(yīng)用需求等；注重調(diào)度控制技術(shù)升級，加強系統(tǒng)調(diào)度能力，注重軟件開發(fā)與升級；應(yīng)用智能設(shè)備控制技術(shù)，促進用能設(shè)備控制技術(shù)、智能生產(chǎn)、智能建筑融合發(fā)展。

3.2 完善投資促進機制，保障需求側(cè)響應(yīng)資源充裕性

針對新能源接入，系統(tǒng)要求需求側(cè)響應(yīng)資源，以此確保系統(tǒng)運行可靠性與穩(wěn)定性。首先，建立投資促進體，在新能源集中區(qū)域，針對新能源并網(wǎng)的需求側(cè)響應(yīng)項目，納入政府推進方案，授權(quán)電力調(diào)度機構(gòu)，負(fù)責(zé)實施需求側(cè)響應(yīng)項目，同時評價和考核實施效果。其次，建設(shè)投資補貼機制，通過基金方式，對新能源需求側(cè)響應(yīng)項目實行一次性投資補貼。最后，引入市場項目投資機制，通過合同能源管理方式，確保需求側(cè)響應(yīng)投資效果，同時建立風(fēng)險、收益均攤機制。

3.3 完善經(jīng)濟補償機制，加強用戶參與度

針對需求側(cè)響應(yīng)資源，應(yīng)當(dāng)提供輔助服務(wù)補償機制，以此調(diào)動用戶參與度。首先，基于需求側(cè)響應(yīng)資源，建立分擔(dān)共享機制，適應(yīng)新能源、新服務(wù)要求，包括系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻等，優(yōu)化輔助服務(wù)考核機制、補償機制。其次，基于需求側(cè)響應(yīng)，建立輔助服務(wù)市場。對于新能源并網(wǎng)運行特點，當(dāng)各項條件成熟時，建設(shè)供需雙向投標(biāo)輔助服務(wù)交易機制，采用市場化手段，掌握需求側(cè)響應(yīng)資源服務(wù)價值。

4 結(jié)束語

綜上所述，針對虛擬可控資源，新能源電力系統(tǒng)運行期間應(yīng)當(dāng)深入分析需求側(cè)響應(yīng)問題，克服新能源發(fā)電間歇性問題，提升新能源利用率，實現(xiàn)源荷互動增效。在未來發(fā)展中，新能源電力將成為能源結(jié)構(gòu)重要組成。相比于傳統(tǒng)能源，新能源供給會受到自然環(huán)境影響，隨機性較強，無法準(zhǔn)確預(yù)測。