配電網(wǎng)負(fù)荷管理與需求響應(yīng)調(diào)控

［關(guān)鍵詞］配電網(wǎng)；負(fù)荷管理；需求響應(yīng)；調(diào)控技術(shù)

［中圖分類號(hào)］TP311.13 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）10–0185–03

1配電網(wǎng)負(fù)荷管理技術(shù)

1.1負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)

負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)是配電網(wǎng)負(fù)荷管理的基礎(chǔ)，其準(zhǔn)確性直接影響到負(fù)荷調(diào)度的效果和經(jīng)濟(jì)性。傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法主要基于歷史數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析，但受季節(jié)性、天氣變化等因素影響較大，難以滿足實(shí)時(shí)調(diào)度需求。近年來(lái)，隨著人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，基于模型的負(fù)荷預(yù)測(cè)逐漸成為研究熱點(diǎn)。通過(guò)建立復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型或深度學(xué)習(xí)模型，結(jié)合大數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷的高精度預(yù)測(cè)，提高了負(fù)荷調(diào)度的準(zhǔn)確性和靈活性。

1.2負(fù)荷平衡技術(shù)

負(fù)荷平衡技術(shù)可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，在配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)負(fù)荷均衡。傳統(tǒng)的負(fù)荷平衡方式主要依賴人工調(diào)節(jié)或簡(jiǎn)單的控制策略，但會(huì)受到系統(tǒng)復(fù)雜程度的影響及負(fù)荷的起伏。近年來(lái)，隨著智能技術(shù)的發(fā)展以智能算法為基礎(chǔ)的負(fù)荷平衡方法逐漸受到重視。如在配電網(wǎng)負(fù)荷的動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化分配上，采用分布式智能控制算法和智能設(shè)備，有效降低了系統(tǒng)負(fù)荷失衡的風(fēng)險(xiǎn)，使配電網(wǎng)運(yùn)行效率和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性得到提高。

1.3負(fù)荷控制策略

負(fù)荷控制策略是指以保證供電可靠性為前提，實(shí)現(xiàn)電能高效利用和負(fù)荷優(yōu)化分配為目的，根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)控配電網(wǎng)負(fù)荷的技術(shù)手段。常見(jiàn)的負(fù)荷控制策略有以時(shí)間為基礎(chǔ)的負(fù)荷調(diào)節(jié)、以需求反應(yīng)為基礎(chǔ)的負(fù)荷控制、以能源管理為基礎(chǔ)的負(fù)荷優(yōu)化。其中，以時(shí)間為基礎(chǔ)的負(fù)荷調(diào)節(jié)主要通過(guò)諧波濾波、FM技術(shù)等手段，對(duì)基于時(shí)段的負(fù)荷調(diào)節(jié)進(jìn)行平滑的調(diào)整；以需求反應(yīng)為基礎(chǔ)的負(fù)荷控制，通過(guò)與用戶達(dá)成協(xié)議，采用價(jià)格激勵(lì)或其他激勵(lì)手段，引導(dǎo)用戶在特定時(shí)段降低負(fù)荷；而以能源管理為基礎(chǔ)的負(fù)荷優(yōu)化則是通過(guò)智能系統(tǒng)來(lái)動(dòng)態(tài)分配和調(diào)度負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)電能的高效利用和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2需求響應(yīng)調(diào)控技術(shù)

2.1需求響應(yīng)概述

需求響應(yīng)是指通過(guò)引導(dǎo)用戶調(diào)整用電行為，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷與電力供應(yīng)的動(dòng)態(tài)平衡，根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況和市場(chǎng)需求而制訂的一種靈活的電力調(diào)控方式。需求響應(yīng)技術(shù)通常分為以價(jià)格為基礎(chǔ)的響應(yīng)和以控制為基礎(chǔ)的響應(yīng)兩種。以價(jià)格為基礎(chǔ)的需求響應(yīng)通過(guò)電價(jià)調(diào)整激發(fā)用戶用電高峰時(shí)段減少用電達(dá)到負(fù)荷優(yōu)化，而以控制為基礎(chǔ)的需求響應(yīng)則是通過(guò)對(duì)用戶設(shè)備或系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的調(diào)節(jié)和控制[1]。隨著智能電網(wǎng)和信息通信技術(shù)的發(fā)展，在提高配電網(wǎng)運(yùn)行效率、降低供需峰谷差、促進(jìn)清潔能源消納等方面，需求響應(yīng)已成為電力系統(tǒng)調(diào)控的重要手段和有效解決方案。

2.2需求響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制

需求響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制是指為了引導(dǎo)用戶積極參與需求響應(yīng)活動(dòng)，在電力系統(tǒng)中達(dá)到平衡和優(yōu)化而設(shè)定的一系列合理的激勵(lì)措施。常見(jiàn)的需求響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制有：①差價(jià)電價(jià)機(jī)制。根據(jù)電力市場(chǎng)的供需情況和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整電價(jià)水平，以激勵(lì)用戶在高峰期少用電。②獎(jiǎng)懲機(jī)制。設(shè)立獎(jiǎng)勵(lì)或罰款等措施，以鼓勵(lì)或限制用戶參與需求響應(yīng)活動(dòng)。③市場(chǎng)化交易機(jī)制。在需求響應(yīng)市場(chǎng)上，對(duì)供需雙方進(jìn)行靈活的交易與協(xié)調(diào)，以促進(jìn)需求響應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用與推廣，提高用戶響應(yīng)率和熱情。合理設(shè)計(jì)和實(shí)施上述激勵(lì)機(jī)制，可有效提高用戶響應(yīng)率與熱情，促進(jìn)需求響應(yīng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用與推廣。

2.3需求響應(yīng)實(shí)施技術(shù)

智能電網(wǎng)技術(shù)為需求響應(yīng)提供了數(shù)據(jù)支持和技術(shù)保障，實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制。其中，遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制技術(shù)通過(guò)遠(yuǎn)程通訊和智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的動(dòng)態(tài)控制和調(diào)整及對(duì)用戶設(shè)備和系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)整；用戶側(cè)能源管理技術(shù)則是通過(guò)智能設(shè)備和系統(tǒng)，提高能源利用效率和節(jié)能減排水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用電行為的監(jiān)控和控制。通過(guò)上述技術(shù)手段的綜合應(yīng)用，在提高配電網(wǎng)安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的靈活調(diào)度和優(yōu)化管理。

3配電網(wǎng)負(fù)荷管理與需求響應(yīng)的融合

3.1融合技術(shù)架構(gòu)

融合技術(shù)架構(gòu)是配電網(wǎng)負(fù)荷管理與需求響應(yīng)融合的關(guān)鍵所在，其設(shè)計(jì)是否合理將直接影響到系統(tǒng)的靈活性與可靠性。融合技術(shù)架構(gòu)可分為集中式架構(gòu)與分布式架構(gòu)。集中式架構(gòu)采用集中式控制中心對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度和管理，具有管理簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)；而分布式架構(gòu)則將控制與管理功能分布到各個(gè)節(jié)點(diǎn)或區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了分散化管理與冗余備份，在一定程度上提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本[2]。實(shí)際運(yùn)用中，根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模特點(diǎn)進(jìn)行合理的融合技術(shù)架構(gòu)的選型，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合智能技術(shù)與通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷需求的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與調(diào)控，是一項(xiàng)重要的工作。

3.2實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理是配電網(wǎng)負(fù)荷管理與需求響應(yīng)融合的基礎(chǔ)，其主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷和需求的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)處理和分析。傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理方法主要依靠傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再通過(guò)專業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，但受數(shù)據(jù)傳輸和處理能力的限制，難以滿足實(shí)時(shí)調(diào)度需求。近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，基于云端平臺(tái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理方法逐漸成為主流。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，再借助云端平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷和需求的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)控，為融合系統(tǒng)的優(yōu)化和控制提供了數(shù)據(jù)支持和技術(shù)保障。

3.3融合系統(tǒng)的優(yōu)化與控制

融合系統(tǒng)的優(yōu)化與控制是配電網(wǎng)負(fù)荷管理與需求響應(yīng)融合的核心內(nèi)容，其主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)負(fù)荷與需求的動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化分配，可通過(guò)智能化技術(shù)和優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)負(fù)荷與需求的優(yōu)化與控制。常見(jiàn)的優(yōu)化與控制方法包括基于模型的預(yù)測(cè)控制、智能優(yōu)化算法和分布式控制策略等。以模型為基礎(chǔ)的預(yù)測(cè)控制方法通過(guò)建立系統(tǒng)模型和負(fù)荷預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)和控制負(fù)荷；智能優(yōu)化算法則是利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)負(fù)荷和需求的動(dòng)態(tài)優(yōu)化和調(diào)度；分布式控制策略是將控制功能分散到各個(gè)節(jié)點(diǎn)或區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的分散化管理和冗余備份[3]。通過(guò)上述優(yōu)化與控制方法的綜合應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷、需求的精細(xì)化調(diào)控與優(yōu)化管理，提高配電網(wǎng)穩(wěn)定性、可靠性，推動(dòng)電力系統(tǒng)智能化、可持續(xù)發(fā)展。

4實(shí)際應(yīng)用案例分析

4.1案例選擇與背景介紹

上海市作為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)中心和人口密集地區(qū)，其電力供需矛盾尤為突出。黃浦區(qū)作為上海市的中心城區(qū)之一，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)頻繁，人口密集，其電力需求日益增加，尤其在夏季高溫季節(jié)，電力負(fù)荷劇增，給配電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)了較大挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，上海市黃浦區(qū)政府積極推進(jìn)配電網(wǎng)負(fù)荷管理與需求響應(yīng)融合技術(shù)的應(yīng)用。該項(xiàng)目背景涉及黃浦區(qū)電力供需的不平衡現(xiàn)狀，頻繁的用電高峰期導(dǎo)致配電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)大、供電壓力增大，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性[4]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和居民生活水平的提高，電力需求不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行模式已經(jīng)無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的用電需求。

4.2案例實(shí)施過(guò)程

上海市黃浦區(qū)配電網(wǎng)負(fù)荷管理與需求響應(yīng)一體化技術(shù)應(yīng)用工程在實(shí)施過(guò)程中，項(xiàng)目組結(jié)合現(xiàn)有配電網(wǎng)設(shè)施和技術(shù)條件，深入分析黃浦區(qū)電力供需形勢(shì)和負(fù)荷特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際，確定了配電網(wǎng)負(fù)荷管理與需求響應(yīng)一體化技術(shù)方案，并制訂了詳細(xì)的實(shí)施方案。項(xiàng)目組啟動(dòng)配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。通過(guò)引入先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能設(shè)備，建立配電網(wǎng)數(shù)字化模型和運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)，為后續(xù)的調(diào)度管理提供數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)保障，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷和需求的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。項(xiàng)目組還以價(jià)格為基礎(chǔ)，積極推動(dòng)需求響應(yīng)機(jī)制的出臺(tái)與落地。制訂了差價(jià)電價(jià)政策，通過(guò)與用戶溝通協(xié)商，引導(dǎo)用戶減少高峰期用電，提高負(fù)荷調(diào)節(jié)彈性和電力系統(tǒng)效率，并建立了電價(jià)激勵(lì)機(jī)制[5]。項(xiàng)目組在此基礎(chǔ)上對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)控制技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。通過(guò)建立負(fù)荷預(yù)測(cè)模型和優(yōu)化算法，提高了配電網(wǎng)運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷的精確預(yù)測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)控。

4.3案例效果評(píng)估

配電網(wǎng)負(fù)荷管理效果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1，需求響應(yīng)節(jié)能效果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

5結(jié)束語(yǔ)

上海市黃浦區(qū)配電網(wǎng)負(fù)荷管理與需求響應(yīng)融合技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目中，以技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐相結(jié)合的方式取得了明顯成果，為我國(guó)電力系統(tǒng)的智能化發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和啟示，也為其他地區(qū)在同類項(xiàng)目上提供了可借鑒的參考依據(jù)，對(duì)促進(jìn)我國(guó)電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展起到了重要的促進(jìn)作用。