3关键技术分析
传统意义上的电力系统(无论是否含有新能源发电)主要基于调控供应侧资源追踪负荷变化这一前提实施规划调控。然而, 当原本“刚性”的需求侧负荷转变为一类可调控资源后, 其规模化应用将赋予电力系统规划、运行、控制以全新内涵。
1兼容需求响应的综合资源规划技术
科学的规划策略是确保需求响应效益能够实现的基础和先决条件。按照涉及对象的不同, 规划设计大致可分为需求侧独立规划、源-荷联合规划以及源-网-荷联合规划3类。所考虑的需求响应资源包括电动汽车、暖通空调及可转移负荷等。现有研究成果表明, 在规划决策中合理考虑需求侧管理的影响有助于提高最终方案的总体效益; 同时, 需求响应对新能源发电的贡献作用与其在电网中的位置及特性密切相关, 而充分利用不同负荷可调能力的互补性对于改善规划方案的成本效益具有重要作用。
需求响应的引入使得规划建模必须细致计及系统运行状态的多样性, 但由于新能源电力系统存在双侧随机特性, 这将使模型在求解方面的难度大大增加。因此, 针对上述含不确定性优化问题的高效求解算法同样成为当前研究着重探讨的相关课题。
2需求侧互动模式下发用电一体化调度技术
在新能源电力系统中, 需求响应负荷可作为“虚拟发电资源”与各类常规电源联合参与调度计划。针对供应侧资源的调控与传统电力系统类似, 而需求侧调控手段则可分为基于电价、基于合同及基于市场竞价3种方式。
电价模式主要通过引入动态电价信号引导用户进行负荷削减或转移。由于对相关指令的执行在一定程度上取决于用户行为, 缺乏强制性, 因此电价模式属于一种间接负荷调控方式, 大多用于对价格信号相对敏感的小型工商业或居民用户。与此相比, 基于合同或市场竞价的模式则赋予了系统运行者对负荷的直接调控权。二者的区别在于前者主要基于电力公司与用户的双边合同, 而后者则是在统一的电力市场下通过竞争实现对负荷响应规则的约定。与电价模式相比, 上述负荷调控手段不易受外部市场环境的影响, 且便于实施, 因此更适用于大型工商业用户。
3需求侧负荷的协调优化控制技术
在新能源电力系统中, 需求响应资源可有效补充常规机组快速调节能力的不足, 并用于参与电网稳定或调频控制。与集中调控方式相比, 通过聚合方式接入的需求响应资源通常需要更为复杂的控制技术。从目前情况看, 该方面的研究主要集中在单一需求响应资源的控制策略设计以及多种需求响应资源的协调配合2个方面。
对于前者, 常用的控制目标包括平抑新能源发电波动、提高系统运行经济性或安全裕度等。相关研究表明, 借助合理的调控策略, 需求响应资源能够有效平抑新能源发电波动, 提高系统应对外部不确定性的能力, 此外在一些情况下比依赖供应侧资源的方案具有更好的经济性。对于后者, 主要面向关注不同类型需求响应资源之间的互补性及其蕴含的潜在效益。
4需求响应的效益评价
在新能源电力系统环境下, 实施需求响应能够为电力系统地各个环节带来可观的效益: 对于电网公司, 有效降低新发电并网带来的不利影响, 延缓扩容建设需求, 同时改善电网资产利用率; 对于发电商, 可以降低机组的调峰成本和发电碳排放; 对于用户, 通过参与需求响应可减少自身用电支出, 甚至获得额外经济收益; 对于全社会, 源荷互动可促进新能源发电并网, 推动实现真正意义上的电能低碳化。