兼容需求側可調控資源分布式能源系統經濟優化運行模型的創建

摘 要：在新市場經濟時期，伴隨著電力需求的增加，以及世界能源危機的加劇，調整能源發展結構，提高能源利用率，進一步改善能源安全已是迫在眉睫。在這一時期，我國將解決環境污染問題納入到國家能源發展戰略的重點內容。分布式能源系統作為一種新型的能源供應模式，憑借著其經濟、節能、環保等優勢，發展前景巨大。基于此，本文提出一種通過提高需求側和供應側資源的協調可控性分布式能源系統，針對目前電力系統雙側隨機問題及其技術弊端，設想新的改進思路，并對系統運行性能的優化構建相適應的模型。

關鍵詞：需求側資源；優化；調度

1 問題設想

本次研究的兼容需求側可調控資源分布式能源系統優化運行模式，是相對于傳統電力線路網絡系統而言的，因為傳統模式下的電力系統是一個“單側隨機系統”，具體一點講，就是指用戶的用電負荷表現出較強的隨機性，也就是不可控性，相反，發電出力則相對可控。隨著經濟發展方式的轉型，產業結構的優化升級，再加上新一輪的能源危機正全面迎來，未來可能需要大量的可再生能源來發電并網。在這種局面下，發電側的隨機性勢必會顯著增加，換言之，新能源下的電力運行系統，轉變為雙側隨機系統是在所難免的，進而會進一步影響到區域電力系統整體性能的安全穩定運營效率。

近年來，隨著電力部門的大力持續性改革，重新確立了市場需求導向的運營機制，需求側管理工作深入推廣，也要求著需求側管理技術需要進一步加強。這主要是因為區域內廣大的用戶的需求側響應行動成為了影響系統運行穩定的主要因素，負荷可能成為一種相對可控的資源。所以，目前擺在我們面前的主要問題是，如何將未來新能源使用下電力系統“雙側隨機”特征調整與優化，將雙側隨機轉變為發電側和需求側。

2 需求側響應建模及系統運行優化

2.1 目前市場上分布式能源系統現存問題

主要包含四點：①系統集成問題。首先清楚地認識到，分布式能源系統屬于較為典型的一類系統工程，該系統集成了多種不同的能源、技術，雖然適應性比較強，但系統變得越來越復雜，包括燃氣、機械、電力、暖通、自控等能源間的相互轉化，存儲等技術和設備，其對于技術的要求比較高，項目開發技術難點較大，存在許多不可控的影響因素；②設備供應問題。分布式能源系統對設備及其技術的要求比較高，更新換代比較快。與國外不同，以美國德國為首的歐美部分發達國家，在分布式能源使用設備與技術上，體系日漸成熟，而我國國內在該領域的研究與實踐探索還遠遠不夠，在系統的關鍵動力設備及技術的研發上還存在不少問題。所以，許多新能源項目的開放，在關鍵動力設備的核心技術嵌入上，大多引入國外的一些先進設備。③運行管理問題和投資收益問題。由于分布式能源項目屬于一項國計民生的“相對公益”事業，旨在實現節能和環保的效果，在這種局面下，在短期內很難再兼顧項目運行的經濟產出效益，也是以社會效益為重。因此，無論是從經濟層面，還是技術層面，目前國內市場缺少專業的運行公司。其次是投資收益的問題，還是與分布式能源開發項目的自身屬性有關，在前期，投入產出比無法持衡，再加上缺少專業化服務和示范效果，以及新能源市場價格偏高，投資收益成為了一大限制性因素。

2.2 需求側相應建模

第一，直接負荷控制

以北京市為例，9月份公布的用電高峰期的供電缺額情況，正如圖1所示，可以看到，用戶向電網提交每小時負荷削減量及報價，電價呈現為階梯狀。

如圖1所示，其中，假設為區域內用戶（用戶i）的最大負荷削減量，并設定每一級的削減量負荷是 ，在這種情形下，對削減量負荷來說，有一個相對應的報價，從1級、2級、3級，一直到n級，區域內用戶的實際負荷削減量最終是。換言之，當區域內用戶（i）負荷削減量變為 時，該區域電網調度機構，需要向該用戶（用戶i）支付（元）；該實際削減量在和之間時，電網調度機構則需要向該用戶（用戶i）支付（元）。

第二，系統運行優化。在優化策略運用上，依據規則來定。①如果可再生能源在當前時間窗內，暫時無法滿足本地（區域內）負荷的要求，并且這一階段電網電價可能低于未來預期中的平均電價，那么則需要對儲能充電；②如果可再生能源在當前時間窗內，無法滿足本地負荷，并且區域內當前的電網電價水平“≥”同期其他區域平均電價，那么則需要對儲能放電，這樣可實現平移/平移負荷；③如果可再生能源在當前時間窗內，已經無法滿足本地負荷的要求，這種情況可利用本地富余電量來對儲能充電。

參考文獻

[1]曾鳴，彭麗霖，孫靜惠，等.兼容需求側可調控資源的分布式能源系統經濟優化運行及其求解算法[J].電網技術，2016，40（6）：1650-1656.

[2]何舜.基于滾動優化的微網能源管理策略研究[D].上海交通大學，2014.

（作者單位：中國人民大學）