新能源电力系统中需求侧响应的关键性问题探讨牛震

新能源电力系统中需求侧响应的关键性问题探讨牛震

牛震

（国网山西省电力公司太原供电公司山西省太原市030000）

摘要：随着我国化石能源的不断减少，应用可再生能源构建新的能源体系，已经成为我国能源结构调整的重要途径。近年来，太阳能、风电等可再生能源迅速发展，且在全球能源生产结构中所占据的比例逐渐上升，但由于受到新能源发电随机性、不可控性等特征的影响，单纯依靠供给侧调度优化难以实现电力系统的安全、稳定、高效运行。因此，本文提出需求侧响应技术，它作为一类市场化运作手段，主要借助于鼓励电力用户主动改变自身用电行为的方式，实现与供应侧资源相同的效果，有效克服新能源发电随机性、不可控性等特征的影响，维护电力系统的安全稳定运行。

关键词：新能源；电力系统；侧响应；关键性

一、新能源电力系统特征及需求侧响应的作用

（一）新能源电力系统的特征

自上世纪九十年代开始，世界上主要的发达国家纷纷对新能源发电、高速光纤等技术进行了深入研究。当前，由于可再生能源的应用优势，世界各国都已经重视起可再生能源开发和智能电网建设问题。根据各种可再生能源在电力系统的应用实际情况，本文总结了新能源接入电力系统后，使原有电力系统发生的变化及新能源电力系统的特征。

（1）随机性

新能源电力系统中，负荷侧与发电侧的随机性较强，新能源发电改变了原有电力系统总发电单位数量，系统中可调度容量与可调度电力占比减少，且提高了电力系统的随机扰动性，最终削弱了整个电力系统的可控性。

（2）智能性

新能源电力系统的实现离不开各种智能化设备的支持，如新能源发电并网、需求侧响应等，依赖于云计算、大数据处理、网络信息系统、智能控制与管理系统等，将这些先进的智能化设备与传统电力系统调度方法相结合，便使得整个新能源电力系统的智能性更强。

（二）需求侧响应对新能源电力系统的作用

在新能源电力系统下，基于调控机制与实现手段上的差异，需求侧响应对于新能源电力系统运行的作用也不同。从分时电价、尖峰电价等价格型需求侧响应项目来看，因为相关控制信号的控制周期基本上是通过“小时级”来规划的，负荷不能根据新能源应用情况及时响应，这就无法解决新能源发电短时剧烈波动导致的并网难问题。所有，我们在应用新能源电力系统时，不能仅仅通过价格型需求侧响应实现其安全、稳定、可靠、高效运行。较之于这种价格型需求侧响应，基于合同的激励型需求侧响应表现出更强的优势，尤其是在促进新能源发电大规模并网和高效运行上。因为这种激励型需求侧响应，可直接管理负荷的用电活动，负荷可根据新能源应用情况快速、可靠、精确地响应，追踪并匹配新能源出力情况。目前，这种激励型需求侧响应在我国得到了国家发改委的有力支持，更易于实施与推广。

二、需求侧响应技术

在新能源电力系统中，需求侧响应依赖于各种先进技术支持才能实现，具体来讲，本文将其总结为信息通信、智能控制、高级量测技术。

（一）信息通信技术

信息通信是指借助于模拟或数字信号调制方法，在连接的系统间实现对各类信息传输的相关技术。在新能源电力系统中，若想实现需求侧管理，就要应用到远方通信。目前，我国利用的远方通信技术主要有电力线载波、电力线宽带网络、专用公共网络、固定无线电网络等。

（二）智能控制技术

智能控制技术主要用于需求侧响应信号在用户侧的落实与执行。目前，在新能源电力系统中应用智能控制技术的典型的智能控制设备，主要包括智能用电终端、智能用电信息管理系统、智能电器及插座、双向智能表计等，系统运行者通过这些智能设备，控制系统负荷及需求侧响应，并实时监控实际执行效果。

（三）高级量测技术

高级量测技术即对用户用电信息进行测量、收集、储存、分析和运用的一种信息技术，主要包括通信网络、量测数据管理系统、智能电表等。通过应用该技术，系统运行者可实现对用电设备的统一监管，可实时采集分析系统中涉及的实时负荷数据、负荷控制信号等用户用电信息，并在电力公司与用户之间获得双向通信。这样，就方便了管理者指导用户合理用电，实现电网与用户的互动操作。

三、新能源电力系统中的需求侧响应关键问题

结合新能源电力系统特征及需求侧响应作用，考虑到新能源电力系统与传统电力系统差异及需求侧响应技术的应用，本文主要从规划设计、调度运行、控制方法、技术经济评价等方面研究了新能源电力系统中的需求侧响应的几个关键问题。

（一）新能源电力系统规划设计

目前，我国电力系统存在电源与电网规划不协调、多类型电源规划不协调、分布式电源规划不协调等问题。针对于这些问题，本文认为一是应根据实际用电情况明确具体的系统组网结构及控制方式，二是通过合理的激励规则和调控策略，利用能源互联网大数据分析技术等，实现各种可再生新能源的综合有效利用，保障系统最优容量配、电源点选址、网架结构优化等。

（二）新能源电力系统运行技术

新能源电力系统发用电联合调度的困境主要是对双侧不确定性条件下系统安全稳定运行的有效处理，具体表现为两点，一是用户习惯对负荷响应潜力造成的主观影响差异，二是预判误差条件下如何应对系统安全风险，以使调度方案更好地满足运行要求。针对于此，本文提出从两个层面协调优化供需侧，即分布式电源层面和集中管理层面。首先，在分布式电源层面，结合分布式电源出力信息、负荷集成的用户用电信息等，对各种技术调控方式及政策条件下的需求侧资源负荷调整情况进行整体把控分析，以最大限度的达到区域内智能能量流平衡。其次，在上层能源控制层面，将新能源发电与传统发电方式进行有效结合，完善对发电侧出力的协调控制，最终借助于需求侧管理、分布式发电、储能设备之间的协调互动，模糊化各种能源差异，实现新能源发电与传统发电系统的协调，达到各类能源优势互补的局面。

（三）新能源电力系统中需求侧响应的效益评价

在当今能源资源短缺的环境下，需求侧响应为新能源电力系统在更广泛的范围内应用，并获得更高的经济效益，带来了重要积极影响。新能源电力系统中的需求侧响应，一是提高了电网资产利用率，降低新发电并网风险；二是同时也大大减少了机组的调峰成本，降低了发电碳排放，更有利于资源友好型、环境友好型社会建设；三是使用户更加合理用电，减少用电浪费。因此，新能源电力系统中的需求侧响应无论是对于电网公司、发电商，还是用户，乃至整个社会都具有重要积极意义。

（四）新能源电力系统中需求侧响应的市场化运作机制

目前，需求侧响应市场化运作机制主要有两种类型，即基于价格的需求侧响应、基于激励的需求侧响应，前者主要是通过实施实时电价机制、分时电价机制等方式来实现，后者主要是通过基金发放、多边补贴、电价回收等方式实现。在未来，面对新能源电力系统不确定性逐渐增强的现状，还应积极探索新的市场化运作模式，如以实时电价为基础，将期权等金融措施与需求侧响应商业化运作相结合，根据不同用户响应方式及其与新能源发电的匹配关系，制定出相应的需求侧响应期权，合理定位电价，为新能源电力系统的普及争取更广泛的群众基础。

四、结论

纵观我国电力市场发展现状及能源资源日渐短缺现象，新能源电力系统将是我国电力发展的主要趋势。因此，本文研究了新能源电力系统中需求侧响应的关键性问题，指出需求侧响应在新能源电力系统中的重要作用，对新能源电力系统的发展具有一定指导意义。在下一步研究中还应注重新能源电力系统中需求侧响应与大数据采集和数据挖掘技术以及建模技术等先进技术的结合，以更好地维护电力系统的安全稳定运行。

参考文献：

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