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【学术】电力柔性负荷调度技术

2015-07-17 00:06
冷血の爱
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  1.研究背景

  作为发电调度的补充,柔性负荷调度能够削峰填谷、平衡间歇式能源波动和提供辅助服务,有利于丰富电网调度运行的调节手段,已成为国内外关注的热点。“柔性负荷”可定义为用电量在指定区间内变化或在不同时段间转移的负荷,包含具备需求弹性的可调节负荷或可转移负荷,具备双向调节能力的电动汽车、储能、蓄能,以及分布式电源、微网等。传统发电调度中,机组需按照调控指令完全响应,而柔性负荷调度在满足电网调度指令需求的同时还需尽量减少对用户正常用电的影响。柔性负荷调度在电力市场发展较为成熟的欧美国家表现为需求响应,重视对电力用户的引导和用户的参与满意度。中国目前处于市场发展的初级阶段,还缺乏完整的市场运营规则和电价形成机制,尚不能通过经济手段及时有效地调节市场供需,负荷调度更多表现为以分时电价和有序用电为代表的需求侧管理,强调集中调度体制下电网的安全性。

  2.负荷调度研究回顾

  近年来,国内外专家学者在柔性负荷响应潜力、调度模式、响应行为建模和调度架构等方面开展了大量研究工作。

  负荷响应潜力评估的主要步骤包括确定研究对象和需求响应项目类型、负荷用电特性分析、分类需求响应项目参与率辨识、价格弹性计算和响应潜力评估,重点在于细分用户群的价格弹性计算方法。负荷响应潜力与电网运行工况、外界环境变化、用户用电消费心理、响应前用户用电状态等因素密切相关,目前针对负荷在某一具体运行工况下的响应潜力评估研究还较为少见。

  负荷调度模式研究聚焦电价机制、合约机制、需求侧竞价以及有序用电等方面。电力公司通过制定合理的电价能够引导多数柔性负荷,但难以对其进行精确调度;基于合约机制的负荷调度可靠性高,可直接参与调度计划编制;需求侧竞价赋予电力负荷与发电商平等竞价的权利,但对市场发展程度要求较高;国内普遍采用的有序用电模式有利于保障电网安全运行,但对用户利益还缺乏充分的考虑。总的来说,负荷自主响应行为不确定性、不同时间尺度柔性负荷协调调度以及多类型柔性负荷的分解协调问题还需要进一步开展研究。

  在负荷响应行为建模方面,响应模型应能够计及电价、激励、消费者心理、用户满意度等因素对用户响应行为的影响,方便获取响应行为的时序特征。从电网优化调度角度,电网公司需根据合同约定的激励费率或电力市场的出清价格对参与调度的柔性负荷进行补偿,涉及发用电调度成本、用户参与满意度、电网安全约束等,通常在优化模型中将负荷响应量作为决策变量。

  负荷调度架构包括集中式、分布式和基于负荷聚合商的分层架构。集中式架构由电网调度中心直接给每个负荷发布调控命令,这在实际电网调度中是不可行的。分布式架构具有投资小、通信和控制灵活等优点,但完全分散的分布式架构面临过度控制或控制量不足的问题,难以实现系统级控制目标。基于负荷聚合商的分层调度架构同时具备集中式架构的整体协调能力和分布式架构的分散自治灵活性,特别适合于居民、商业等中小负荷参与调度运行。

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