新能源电力系统中需求侧响应关键问题及未来研究展望

彭程 成福明 姜春凯 周豪

摘 要 在我国社会发展的新形势下，我国的能源发展方式也需要随之进行积极的调整。在本文中，将就新能源电力系统中需求侧响应关键问题及未来研究展望进行一定的分析。

关键词：新能源电力系统;需求侧响应;关键问题;未来研究;

引言

随着我国近年来的发展，气候变化以及能源减少问题逐渐凸显，在满足社会发展需求的情况下开展新能源的开发，已经成为了我国能源工作中未来面对的一项重要问题。同传统能源不同，新能源具有着较强的随机性，且将受到环境的影响，为了能够更好的做好新能源开发，就需要做好其需求侧响应问题的研究。

一、新能源电力系统的特征

1、双侧随机性。在传统电力系统中，规划或运 行决策仅主要考虑来自负荷的不确定性。然而，在新能源电力系统中，间歇性发电所占比例较高，因此电力系统在供需双侧都呈现出显著的随机性特征。

2、不可控性。电力系统是一个受控设备众多、分布广泛、控制精度要求高、未知扰动多的复杂系统。新能源发电的进入使电力系统总发电单位数量大幅度增长，系统中可调度容量与可调度电力所占比例大幅度降低，随机扰动性进一步增强，从而导致系统的可控性降低，安全风险增大。

3、整体性。新能源电力系统中，随着新能源发电比例的上升，传统电力系统“发输配售用”的功能界限将逐渐趋于模糊。利用可控发电机组和需求侧响应（DR）技术应对新能源发电的随机波动性，可以形成多能源互补的协同机制，实现源网荷多元协调，从而使得整个电力系统成为一个不可分割的整體。

4、智能性。在智能电网的宏观背景下，新能源电力系统的诸多环节，例如：新能源发电并网消纳、电动汽车与储能、DR等，都需要建立在先进的网络 信息系统、智能控制与管理系统以及大数据处理、云计算等技术的基础上。因此，整个新能源电力系统表现出很强的智能性特征。

二、需求侧资源及分类

1、按照用户类别，可以划分为居民负荷、工业负荷、商业负荷和其他负荷。

2、按照响应特性，可以分为可转移负荷、可平移负荷和可削减负荷。可转移负荷可在特定周期内总用电量不变，而各时段的用电量可灵活调节，这类资源包括电动汽车换电站以及冰蓄冷储能等;可平移负荷通常受生产生活流程约束，只能将用电曲线在不同时段间平移，这类资源包括工业流 水线设备等;可削减负荷是指可根据需要对用电量进行部分或全部削减的负荷，这类资源包括居民空调、大型洗衣和农村灌溉设备等。

3、按照能量流向，可以划分为双向互动资源和单向可调节资源。前者是指具有一定电能输出功能的广义负荷，而后者则是在运行时间或用电功率上具有一定可控性的纯用电单元。

4、按照调节目标，可以分为削峰型资源和削 峰填谷型资源。削峰型资源可以在用电高峰期直接 减少电力消费量，但改变不涉及高峰期以外的其他时段;削峰填谷型资源则可将部分高峰用电负荷推迟或转移到低谷时间段。

三、需求侧相应（DR）支持技术

1、信息通信技术。信息通信是指在连接的系统间，通过模拟或数字信号调制手段对各类信息实现电子传输的相关技术。需求侧管理目标的实现必须借助远方通信手段支持。当前采用的远方通信技术主要包括：电力线宽带网络、电力线载波、固定无线 电网络以及专用公共网络等。

2、智能控制技术。智能控制技术是确保DR信号在用户侧得以落实执行的关键。典型的智能 控制设备主要包括双向智能表计、智能电器及插座、智能用电终端、智能用电信息管理技术等。借助这些设备，系统运行者可以对负荷控制和DR实施集 中控制，还可以对执行效果进行必要的确认。

3、高级量测技术。高级量测是用于测量、收集、储存、分析和运用用户用电信息的新型信息技术，一般由智能电表、通信网络、量测数据管理系统和相关接口等部分组成。利用高级量测技术，电网公司可以对用电设备进行统一监控与管理，用户的用电信息可被实时采集分析并在电力公司与用户之间获得双向通信。通过指导用户进行合理用电，可以有效实现电网与用户的互动操作。

四、新能源电力系统中DR关键问题

1、兼容DR的综合资源规划技术 科学的规划策略是确保DR效益能够实现的基础和先决条件。对于新能源电力系统，将供应侧和DR资源统筹考虑，依照特定的策略实施综合资源规划，可以在限制新能源发电规模化接入对电力系统负面影响的同时，充分发挥DR的作用。 DR的引入使得规划建模必须充分考虑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、需求侧负荷的协调优化控制技术在新能源电力系统中，DR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DR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DR资源的控制策略设计以及多种DR资源的协调配合这2个方面。对于前者，现有文献针对各类潜在DR资源提出了各具特点的控制策略。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，DR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。

3、新能源电力系统中DR的效益评价在新能源电力系统环境下，实施DR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DR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。

五、未来研究方向

1、健全技术支撑体系，夯实支撑技术一是引入智能化采集、量测技术，因地制宜制定用电信息采集技术发展路线，实现对各类用户用电 信息采集的“全覆盖、全采集”满足不同业务应用系统的数据共享和智能应用需求;二是升级调度控制技术，提升系统调度能力，升级、开发相关软件;三是引入用户用能设备控制技术，推动用户用能设备控制技术与智能工业生产、智能楼宇、智能家居等方面的融合。

2、建立投资促进机制，确保DR资源充裕性面对新能源的大规模接入，系统需要充足的DR资源才能有效保证系统运行稳定性和可靠性。 一是建立投资促进工作体系，在新能源富集区，将针对新能源并网的DR项目优先纳入政府推进计划，授权电力调度机构负责DR项目的具体实施，并对其实施效果进行评价和考核;二是建立投资补贴机制，以基金方式对针对新能源并网的DR项目进行一次性投资补贴;三是引入市场化项目投资机制，采用合同能源管理方式推动DR项目投资，建立风险与收益双方均摊机制。

3、完善经济补偿机制，提高用户参与积极性建立对DR资源提供辅助服务的补偿机制，充分调动用户参与的积极性。一是建立涵盖DR资源的辅助服务分担共享机制，适应新能源并网条件下系统调峰、调频等辅助服务新要求，完善DR项目的辅助服务考核机制和补偿机制;二是适时建立涵盖DR资源的辅助服务市场，针对新能源并网运行特性，在条件成熟时建立供需双向投标的辅助服务交易机制，通过市场化手段进一步发现各类DR资源的辅助服务价值。

参考文献：

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[2]刘柏良，黄学良，李军，等.含分布式电源及电动汽车充电站的配电网多目标规划研究[J].电网技术，2015，39（2）：450-456.