智能電網(wǎng)條件下的需求響應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)研究

錢穎+張世康

摘 要：隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的普及，電網(wǎng)運(yùn)行對于電網(wǎng)可靠性、能源利用率等要求逐漸提升。需求響應(yīng)技術(shù)作為智能電網(wǎng)的重要技術(shù)之一，在電網(wǎng)運(yùn)行中應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)用戶與電網(wǎng)之間的雙向互動(dòng)，借助價(jià)格、激勵(lì)等方式，調(diào)節(jié)用戶的用電高峰，促進(jìn)用戶能夠主動(dòng)參與用電方式，并且增加需求側(cè)在電力市場中的作用?；诖?，在本文中針對智能電網(wǎng)條件下的需求響應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；需求響應(yīng)；關(guān)鍵技術(shù)；研究

前言：智能電網(wǎng)的關(guān)鍵目標(biāo)在于催生新的技術(shù)，以及新的商業(yè)模式。在智能電網(wǎng)體系中，需求響應(yīng)、分布式潔凈能源的并網(wǎng)發(fā)展，一方面能夠有效的緩解輸電和發(fā)電容量的擴(kuò)建，另一方面能夠促進(jìn)社會(huì)能源可持續(xù)利用。實(shí)現(xiàn)智能用電是智能電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，將供電側(cè)應(yīng)用到用戶側(cè)，借助靈活的計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)，在智能電網(wǎng)終端形成高效而完整的用戶用電信息服務(wù)體系?；谛枨箜憫?yīng)的關(guān)鍵技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用，能夠有效的完善智能電網(wǎng)功能，對于智能電網(wǎng)的發(fā)展具有較為積極的意義。

1.需求響應(yīng)內(nèi)涵與影響因素

1.1需求響應(yīng)

需求響應(yīng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用能夠有效地發(fā)揮出其作用，提升電力市場的競爭力。需求響應(yīng)從需求側(cè)管理出發(fā)，針對電力市場上的價(jià)格、激勵(lì)等產(chǎn)生響應(yīng)行為。從廣義角度分析，需求響應(yīng)是指電力市場上用戶能夠針對價(jià)格信號、激勵(lì)機(jī)制作出的一系列的響應(yīng)，針對市場發(fā)展方向及時(shí)的調(diào)整市場參與行為，并且確定用戶響應(yīng)電價(jià)和激勵(lì)信號[1]。

1.2需求響應(yīng)影響因素

在智能電網(wǎng)下的需求響應(yīng)受到諸多因素的干擾，從電力供求曲線分析中能夠總結(jié)出以下觀點(diǎn)：電力需求曲線與電力管制環(huán)境密切相關(guān)，用戶所面對的是靜止的電價(jià)，以及相對動(dòng)態(tài)的電價(jià)，對電力需求曲線未產(chǎn)生較為明顯的影響。如，對于發(fā)電市場而言，信息的充分透明、短期需求波動(dòng)巨大，廠商的供應(yīng)曲線可以直接被分為兩個(gè)部分，一種是供應(yīng)充足時(shí)間段，實(shí)現(xiàn)平均運(yùn)營成本報(bào)價(jià)處理。另一種為供應(yīng)約束時(shí)間段內(nèi)，廠商根據(jù)固定成本平均成本進(jìn)行報(bào)價(jià)[2]。

2.智能電網(wǎng)條件下的需求響應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1需求響應(yīng)目標(biāo)多層次優(yōu)化

在智能電網(wǎng)需求響應(yīng)項(xiàng)目中，在不同的項(xiàng)目目標(biāo)中，其所需要的需求優(yōu)化方案不同。在指定需求響應(yīng)方案的過程中，根據(jù)需求響應(yīng)參與主體、需求響應(yīng)目標(biāo)、決策變量、決策目標(biāo)等變化，來執(zhí)行多層次的需求優(yōu)化?；谥悄茈娋W(wǎng)下的電力公司將基于激勵(lì)的需求響應(yīng)參與到發(fā)電調(diào)度優(yōu)化決策當(dāng)中，該種決策變量的應(yīng)用，能夠有效的削減負(fù)荷，并且削減決策時(shí)間。除此之外，還可以應(yīng)用直接負(fù)荷控制的方式，確定目標(biāo)函數(shù)，將發(fā)電成本定為最低，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)損最小化。

在目標(biāo)優(yōu)化的過程中，將基于價(jià)格的需求響應(yīng)才能參與優(yōu)化時(shí)，保障決策變量能夠滿足削峰填谷要求等政策，保障在系統(tǒng)中所優(yōu)化的目標(biāo)是日負(fù)荷曲線最大峰荷最小化，在這樣的基礎(chǔ)上，才能夠提升用戶的滿意度。當(dāng)用戶接到電力公司的需求響應(yīng)項(xiàng)目要求時(shí)，通過智能交互終端或者是能量管理系統(tǒng)，對電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行重新安排。在實(shí)際的安排過程中，需要關(guān)注用戶成本管理，主要包含：購電成本、服務(wù)成本、停電成本等。在響應(yīng)系統(tǒng)側(cè)信號傳輸過程中，需要綜合考慮到生產(chǎn)班制、設(shè)備連續(xù)性、前驅(qū)后級關(guān)系等問題，以確定出最優(yōu)化的電能管理方案[3]。

2.2需求響應(yīng)效益評估

需求響應(yīng)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用，能夠針對電網(wǎng)中的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，維護(hù)電力市場的運(yùn)行，該種方式能夠能有效的提升電力系統(tǒng)資源利用率，并且保障電力系統(tǒng)運(yùn)行效率。對需求響應(yīng)進(jìn)行效益評估，能夠?qū)﹄娏I(yè)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供推動(dòng)作用，對環(huán)保項(xiàng)目的發(fā)展也有益處。需求響應(yīng)項(xiàng)目效益評估主要包含了以下內(nèi)容：經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償、電網(wǎng)側(cè)購電成降低、用戶側(cè)電費(fèi)節(jié)省等。

為了實(shí)現(xiàn)以上對象的需求響應(yīng)定量表達(dá)，首先需要準(zhǔn)確的把握智能電網(wǎng)模式下的發(fā)展?jié)摿Γ鞔_需求響應(yīng)項(xiàng)目所開展的實(shí)際意義。其次，從主體、時(shí)間、項(xiàng)目對需求響應(yīng)綜合效益的分析角度出發(fā)，對需求響應(yīng)效益進(jìn)行多維度的分析，借助解耦思想量化效益評價(jià)[4]。

2.3需求響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制

在智能電網(wǎng)需求響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制中，用戶能夠直接參與到需求響應(yīng)中，并且能夠獲得一定的補(bǔ)償額度，具體的需求響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制有：1）基于獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商的評估方式。在獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商的ISO系統(tǒng)中，借助電力交易中心，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)對于用戶的停電價(jià)格評估；2）由用戶申報(bào)相應(yīng)的可中斷負(fù)荷容量，保障相應(yīng)的缺電成本，在實(shí)際應(yīng)用中，明確有策略性上報(bào)缺電成本傾向，借助相應(yīng)的設(shè)計(jì)激勵(lì)機(jī)制，確保用戶能夠獲利；3）基于信用積分的激勵(lì)理論，在該種理論中，計(jì)算出消費(fèi)成本、獎(jiǎng)懲積分，避免用電量過多。

2.4需求響應(yīng)在批發(fā)電力市場中的應(yīng)用

由于電力工業(yè)和電力商品的特性，使得電力市場在一段時(shí)間內(nèi)不能適應(yīng)市場發(fā)展特征，出現(xiàn)了一定程度的行業(yè)壟斷。在電力市場中，不能將需求側(cè)和供應(yīng)側(cè)等同對待，難以產(chǎn)生良性運(yùn)作的電力市場。而基于需求響應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)在批發(fā)電力市場中的應(yīng)用，能夠有效的提升單邊市場的運(yùn)行穩(wěn)定性，為電力市場提供市場基礎(chǔ)。此外，將需求響應(yīng)引入到競爭市場當(dāng)中，使得市場競爭更加的有效，其價(jià)格應(yīng)用更加的合理。為了促進(jìn)電力市場的良性發(fā)展，將需求響應(yīng)當(dāng)做減震器，發(fā)揮出電力需求響應(yīng)的作用。

2.5需求響應(yīng)支持技術(shù)

智能電網(wǎng)下的需求響應(yīng)支持技術(shù)比較多，主要包含了以下技術(shù)：高級量測系統(tǒng)、電能公共服務(wù)平臺(tái)、需求響應(yīng)系統(tǒng)、智能用電設(shè)備等技術(shù)。對高級量測系統(tǒng)進(jìn)行分析，該系統(tǒng)主要的作用就是能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)公司范圍內(nèi)的用電數(shù)據(jù)信息采集，以及重要信息的存儲(chǔ)、處理等，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用集中化的系統(tǒng)監(jiān)控以及業(yè)務(wù)分析。在高級量測系統(tǒng)框架中，包含了智能終端層、通信信道層、主站層。對電能服務(wù)管理平臺(tái)進(jìn)行分析，包含了智能電網(wǎng)節(jié)能管理、能效檢測與分析、有序用電以及負(fù)荷管理、需求響應(yīng)、需求側(cè)工作考核、能效知識庫。在不同模塊中，其所能夠?qū)崿F(xiàn)的功能不同，在節(jié)能服務(wù)管理模塊中，包含了節(jié)能服務(wù)公司管理、節(jié)能項(xiàng)目管理、節(jié)能指標(biāo)管理、動(dòng)態(tài)信息發(fā)布等內(nèi)容[5]。

結(jié)論：綜上所述，在本文中介紹了智能電網(wǎng)下的需求響應(yīng)內(nèi)涵，研究了智能電網(wǎng)下的需求響應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)。在維護(hù)電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，需求響應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)主要包含了以下內(nèi)容：效益評估、激勵(lì)機(jī)制、目標(biāo)多層次優(yōu)化等，希望相關(guān)的需求響應(yīng)技術(shù)研究，能夠促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展。

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