新能源電力系統中需求側響應的關鍵性問題探討

劉福玉

（重慶水利電力職業技術學院電氣工程系，重慶，402160）

新能源電力系統中需求側響應的關鍵性問題探討

劉福玉

（重慶水利電力職業技術學院電氣工程系，重慶，402160）

隨著我國能源資源緊張現象的日趨嚴重，提高可再生能源利用比例已經成為重要趨勢。文章通過分析新能源電力系統特征及需求側響應的作用，研究了需求側響應技術以及新能源電力系統中需求側響應的幾個關鍵性問題，以期為新能源電力系統在未來的發展與應用中提供新的方案。

需求側響應；新能源電力系統；關鍵技術

0 引言

隨著我國化石能源的不斷減少，應用可再生能源構建新的能源體系，已經成為我國能源結構調整的重要途徑。近年來，太陽能、風電等可再生能源迅速發展，且在全球能源生產結構中所占據的比例逐漸上升，但由于受到新能源發電隨機性、不可控性等特征的影響，單純依靠供給側調度優化難以實現電力系統的安全、穩定、高效運行。因此，本文提出需求側響應技術，它作為一類市場化運作手段，主要借助于鼓勵電力用戶主動改變自身用電行為的方式，實現與供應側資源相同的效果，有效克服新能源發電隨機性、不可控性等特征的影響，維護電力系統的安全穩定運行。

1 新能源電力系統特征及需求側響應的作用

1.1 新能源電力系統的特征

自上世紀九十年代開始，世界上主要的發達國家紛紛對新能源發電、高速光纖等技術進行了深入研究。當前，由于可再生能源的應用優勢，世界各國都已經重視起可再生能源開發和智能電網建設問題。根據各種可再生能源在電力系統的應用實際情況，本文總結了新能源接入電力系統后，使原有電力系統發生的變化及新能源電力系統的特征。

1.1.1 隨機性

新能源電力系統中，負荷側與發電側的隨機性較強，新能源發電改變了原有電力系統總發電單位數量，系統中可調度容量與可調度電力占比減少，且提高了電力系統的隨機擾動性，最終削弱了整個電力系統的可控性。

1.1.2 智能性

新能源電力系統的實現離不開各種智能化設備的支持，如新能源發電并網、需求側響應等，依賴于云計算、大數據處理、網絡信息系統、智能控制與管理系統等，將這些先進的智能化設備與傳統電力系統調度方法相結合，便使得整個新能源電力系統的智能性更強。

1.2 需求側響應對新能源電力系統的作用

在新能源電力系統下，基于調控機制與實現手段上的差異，需求側響應對于新能源電力系統運行的作用也不同。從分時電價、尖峰電價等價格型需求側響應項目來看，因為相關控制信號的控制周期基本上是通過“小時級”來規劃的，負荷不能根據新能源應用情況及時響應，這就無法解決新能源發電短時劇烈波動導致的并網難問題。所有，我們在應用新能源電力系統時，不能僅僅通過價格型需求側響應實現其安全、穩定、可靠、高效運行。較之于這種價格型需求側響應，基于合同的激勵型需求側響應表現出更強的優勢，尤其是在促進新能源發電大規模并網和高效運行上。因為這種激勵型需求側響應，可直接管理負荷的用電活動，負荷可根據新能源應用情況快速、可靠、精確地響應，追蹤并匹配新能源出力情況。目前，這種激勵型需求側響應在我國得到了國家發改委的有力支持，更易于實施與推廣。

2 需求側響應技術

在新能源電力系統中，需求側響應依賴于各種先進技術支持才能實現，具體來講，本文將其總結為信息通信、智能控制、高級量測技術。

2.1 信息通信技術

信息通信是指借助于模擬或數字信號調制方法，在連接的系統間實現對各類信息傳輸的相關技術。在新能源電力系統中，若想實現需求側管理，就要應用到遠方通信。目前，我國利用的遠方通信技術主要有電力線載波、電力線寬帶網絡、專用公共網絡、固定無線電網絡等。

2.2 智能控制技術

智能控制技術主要用于需求側響應信號在用戶側的落實與執行。目前，在新能源電力系統中應用智能控制技術的典型的智能控制設備，主要包括智能用電終端、智能用電信息管理系統、智能電器及插座、雙向智能表計等，系統運行者通過這些智能設備，控制系統負荷及需求側響應，并實時監控實際執行效果。

2.3 高級量測技術

高級量測技術即對用戶用電信息進行測量、收集、儲存、分析和運用的一種信息技術，主要包括通信網絡、量測數據管理系統、智能電表等。通過應用該技術，系統運行者可實現對用電設備的統一監管，可實時采集分析系統中涉及的實時負荷數據、負荷控制信號等用戶用電信息，并在電力公司與用戶之間獲得雙向通信。這樣，就方便了管理者指導用戶合理用電，實現電網與用戶的互動操作。一個典型的量測數據管理系統如圖1所示。

圖1 量測數據管理系統基本拓撲

3 新能源電力系統中的需求側響應關鍵問題

結合新能源電力系統特征及需求側響應作用，考慮到新能源電力系統與傳統電力系統差異及需求側響應技術的應用，本文主要從規劃設計、調度運行、控制方法、技術經濟評價等方面研究了新能源電力系統中的需求側響應的幾個關鍵問題。

3.1 新能源電力系統規劃設計

目前，我國電力系統存在電源與電網規劃不協調、多類型電源規劃不協調、分布式電源規劃不協調等問題。針對于這些問題，本文認為一是應根據實際用電情況明確具體的系統組網結構及控制方式，二是通過合理的激勵規則和調控策略，利用能源互聯網大數據分析技術等，實現各種可再生新能源的綜合有效利用，保障系統最優容量配、電源點選址、網架結構優化等。

3.2 新能源電力系統運行技術

新能源電力系統發用電聯合調度的困境主要是對雙側不確定性條件下系統安全穩定運行的有效處理，具體表現為兩點，一是用戶習慣對負荷響應潛力造成的主觀影響差異，二是預判誤差條件下如何應對系統安全風險，以使調度方案更好地滿足運行要求。針對于此，本文提出從兩個層面協調優化供需側，即分布式電源層面和集中管理層面。首先，在分布式電源層面，結合分布式電源出力信息、負荷集成的用戶用電信息等，對各種技術調控方式及政策條件下的需求側資源負荷調整情況進行整體把控分析，以最大限度的達到區域內智能能量流平衡。其次，在上層能源控制層面，將新能源發電與傳統發電方式進行有效結合，完善對發電側出力的協調控制，最終借助于需求側管理、分布式發電、儲能設備之間的協調互動，模糊化各種能源差異，實現新能源發電與傳統發電系統的協調，達到各類能源優勢互補的局面。

3.3 新能源電力系統中需求側響應的效益評價

在當今能源資源短缺的環境下，需求側響應為新能源電力系統在更廣泛的范圍內應用，并獲得更高的經濟效益，帶來了重要積極影響。新能源電力系統中的需求側響應，一是提高了電網資產利用率，降低新發電并網風險；二是同時也大大減少了機組的調峰成本，降低了發電碳排放，更有利于資源友好型、環境友好型社會建設；三是使用戶更加合理用電，減少用電浪費。因此，新能源電力系統中的需求側響應無論是對于電網公司、發電商，還是用戶，乃至整個社會都具有重要積極意義。

3.4 新能源電力系統中需求側響應的市場化運作機制

目前，需求側響應市場化運作機制主要有兩種類型，即基于價格的需求側響應、基于激勵的需求側響應，前者主要是通過實施實時電價機制、分時電價機制等方式來實現，后者主要是通過基金發放、多邊補貼、電價回收等方式實現。在未來，面對新能源電力系統不確定性逐漸增強的現狀，還應積極探索新的市場化運作模式，如以實時電價為基礎，將期權等金融措施與需求側響應商業化運作相結合，根據不同用戶響應方式及其與新能源發電的匹配關系，制定出相應的需求側響應期權，合理定位電價，為新能源電力系統的普及爭取更廣泛的群眾基礎。

4 結束語

縱觀我國電力市場發展現狀及能源資源日漸短缺現象，新能源電力系統將是我國電力發展的主要趨勢。因此，本文研究了新能源電力系統中需求側響應的關鍵性問題，指出需求側響應在新能源電力系統中的重要作用，對新能源電力系統的發展具有一定指導意義。在下一步研究中還應注重新能源電力系統中需求側響應與大數據采集和數據挖掘技術以及建模技術等先進技術的結合，以更好地維護電力系統的安全穩定運行。

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Discussion on key issues of demand side response in new energy power system

Liu Fuyu
(Department of electrical engineering, Chongqing Water Resources and Electric Engineering College, Chongqing ,402160)

With the increasing severity of energy resources in China, increasing the proportion of renewable energy use has become an important trend. Through the response analysis of characteristics and requirements of new energy power system side effect, several key problems on the demand side response technology and new energy power system in demand side response, in order for the new energy power system provides new solutions in development and application in the future.

demand side response; new energy power system; key technology