需求響應在電網規劃中的研究現狀與展望

高俊萍

【摘要】：電力需求增長放緩的趨勢和日益增大的減排壓力，要求電力規劃從原來的側重于以“擴張保供”滿足電力需求，轉變為保證電力供應與環保低碳發展并重，以適應經濟社會綠色轉型升級。今后新增的電力需求，將主要以清潔低碳的非化石能源為主來滿足。以風電、太陽能為代表的清潔能源發電，其發電出力存在著與生俱來的波動性和間歇性。為了保障電力系統的安全運行，必須配套相應的措施來彌補清潔能源出力不穩定的缺點。從發電側來看，一般可以采取配套抽水儲能電廠、以化石能源為燃料的火電廠、配備儲能系統等措施；從用戶側來看，可改變用戶在電力運行中被動接受的現狀，充分調動用戶的積極性，讓他們主動參與到電力系統安全運行中來，即需求響應。電力需求響應將成為未來新能源電力系統中重要的可調控資源，其將與傳統電源、儲能設施一起成為保證電力系統安全穩定運行的重要支撐。本文從需求響應的角度，探討需求響應在電網規劃中的現狀和發展趨勢。

【關鍵詞】：需求響應；電網規劃；現狀；展望

1、需求側響應策略

需求側響應DR）的概念是美國在進行了電力市場化改革后，針對電力需求側管理如何在競爭市場中充分發揮作用，以維護系統可靠性和提高系統運行效率而提出的。需求側響應可以從不同的角度去理解，它可以是用戶對電力市場相應的措施，如激勵機制等作出的響應（參與改變常規的電能消費模式），也可以認為是一種資源的節約（減小高峰負荷、減少裝機容量）。對于電力市場發展較快的國家，需求側響應可以分為“基于價格的需求側響應”和“基于激勵的需求側響應”兩大類。基于價格的需求側響應是：用戶按照電價的不同（包括分時電價、實時電價和尖峰電價等）來調整自身用電情況。用戶根據自身情況調整用電時間，充分利用低電價時段，減少電費支出。對于這一類用戶，可以與實施需求側響應的機構簽訂相關的定價合同，需要時用戶自愿決定是否參與負荷調整。

基于激勵的需求側響應是：實施需求側響應的機構在系統可靠性受到影響或者電價較高時，根據已制定的可行激勵機制來激勵用戶及時響應并削減負荷。其方法有直接負荷控制、需求側競價、緊急需求側響應等。激勵費率有電價折扣或者削減負荷賠償兩種。對于參與這一類需求側響應的用戶，需要與實施需求側響應的機構簽署合同。

本文引入的緊急需求側響應是激勵型需求側響應中的一種。緊急需求側響應策略是指在出現影響可靠性的事故時削減用戶負荷，并根據系統運營機構設置的激勵性的支付價格對消費者進行補償。這種削減是自愿的，激勵性的支付價格也是事先規定好的，在美國一般是0.35-0.5美元/（kW·h）。規劃中考慮把通過緊急需求側響應策略而節省的電能變為一種資源，綜合規劃考慮供需雙方，以達到取得更好的社會及經濟效益的目的。其優勢在電力用戶、電力企業、社會等幾方面均有體現。

2、考慮需求響應的電網規劃研究展望

2.1由于我國多地風電、光伏發電呈基地特性，直接接入輸電網。但目前將需求響應考慮進輸電網規劃的研究相對較少，因此我們應加強研究需求響應對輸電網規劃的影響。

2.2由于低碳經濟發展的需要，分布式發電、電動汽車等將在中國得到大力發展，他們主要接入配電網。因此，在配電網規劃中，考慮需求響應的影響，探尋如何提升分布式發電的滲透率，如何實現充電站優化配置，都具有較大研究空間。

2.3將電力供應側和需求側的各種形式的資源綜合成為一個整體進行規劃，努力實現縱向源—網—荷—儲—DR協調優化，從而達到整個規劃系統的社會總成本最小。

2.4注重多目標優化。一般來講，規劃問題大多都是抽象為一個投資成本最小化的優化問題。但隨著清潔能源和分布式發電的快速發展以及節能減排壓力的日益增大，規劃的目標不再局限于投資成本最小，投資成本和運行成本最小、可靠性高、碳排放少、清潔能源滲透率高等都將成為優化目標，但這些目標大多是相互沖突的。因此，開展多目標優化的電網規劃將是一個必然趨勢。

2.5針對復雜優化問題的求解算法的研究。隨著在規劃中考慮因素的日益增多，各種類型的約束條件越來越復雜，電網規劃問題已經從最初的單目標線性優化問題變成了多目標、非線性、非凸、混合整數優化問題。未來，以大規模風能和太陽能發電為主的可再生能源在整個電源結構中的比例將持續增長，由于其出力的波動性和間歇性，發電側將不再可控。同時，隨著分布式發電和電動汽車的普及、用戶儲能技術的提升，需求側的隨機性也在逐漸增大。

2.6目前，由于技術手段、市場等方面的原因，在電網規劃中基本都是考慮的基于激勵的需求響應，基于電價的需求響應考慮太少。隨著我國電力體制改革的進一步深入、售電側的逐步放開，電力市場是一個大趨勢，各種基于價格的需求響應將具有廣闊的前景。因此，在電網規劃中應提前做好相應的技術儲備，深入研究基于價格的需求響應對電網規劃的影響。

2.7規劃運行聯合優化。以往的電網規劃一般都是單純講規劃，較少考慮實際運行。在電網規劃中引入需求響應后，規劃和運行的聯系更加緊密，將規劃和運行進行聯合優化，以期得到一個綜合效益最好的規劃方案，并為運行方式的安排提供有力支撐，將是電網規劃的發展趨勢之一。

結語

伴隨著我國經濟增長速度的放緩，電力需求的增長速度變慢，在今后較長時間內，我國電網規劃將由“擴張保供”的思路轉變為優質低碳經濟的電力供應。隨著電源側大規模風電等可再生能源發電及分布式發電數量的增加，用戶側電動汽車、儲能等的增加，系統不確定性日益加大。為了系統的穩定運行，可采取以下兩種可行措施來克服系統的不確定性：一是增加使用化石能源的發電廠作為系統備用電源，并加強電網網架建設，這種方案投資較大；二是將需求響應看作一種可控資源（既可以看作是可控電源，又可看作是可控負荷），用它克服系統的不確定性，這種方案可減少或延緩電源和電網的容量建設，投資較小。為了使需求響應最大程度的發揮效益，需將其作為一種重要資源納入電網規劃。隨著電網規劃考慮因素的日益增多，不論是系統模型，還是求解算法，都需要進一步深入研究。

【參考文獻】：

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