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考虑需求响应不确定性的多时间尺度源荷互动决策方法
 

1研究背景


源荷互动作为“源-网-荷”互动体系的重要组成部分,旨在借助多类电源、负荷时空分布的广泛性,促进电力资源的合理利用。国内外学者在发用电联合调度优化方面开展了大量研究,随着负荷调度研究和应用的深入,部分学者已考虑到需求响应(DR)不确定性及其对调度计划的影响,初步总结并验证了用户响应偏差的变化规律,但尚未从多时间尺度决策的视角对DR不确定性的应用展开研究。借助于源、荷两侧资源随时间尺度变化表现的不同调节特性,能进一步挖掘互动潜力。


本文将用户响应偏差的规律,应用于价格型DR的分析建模与激励型DR的机制设计;然后,将价格型和激励型DR与常规机组、风电、紧急调峰资源进行综合配置,提出了“日前-日内”时间尺度的源荷互动决策方法。通过算例验证源荷互动的效果,并进一步讨论了DR不确定性条件下多时间尺度源荷互动决策应关注的问题。


2需求响应不确定性的应用


2.1需求响应偏差规律的表述


通过负荷响应率的大小和偏差来综合表述DR行为,有助于全面反映用户对电力需求的主观性、随机性。已有研究表明,负荷响应率的偏差与负荷响应量呈正相关、与弹性系数呈正相关、与经济激励呈负相关的关系。因此,DR的偏差区间随着负荷响应率和经济激励强度的增大,具有“先增大、后减小”的规律特征。


2.2考虑不确定性的价格型DR分析建模


基于消费者心理学原理的价格型DR行为建模,将用户对分时电价(TOU)的响应情况划分为死区、线性区和饱和区,利用分段线性函数表述不同时段之间的负荷转移率。将负荷转移率解构为固定分量和偏差分量,固定分量与传统模型相同,偏差分量根据DR响应的偏差规律表述。综合考虑“峰谷”、“峰平”和“平谷”负荷转移情况,可模拟得到响应后的时段负荷,并基于此进行调度决策。


2.3考虑不确定性的激励型DR机制设计


考虑到DR合同条款的约束,已有研究通常将激励型DR作为确定量处理。然而,激励型DR实际响应与预期也可能存在偏差,主要受到基线负荷的估算、用户的响应执行等因素影响。为保证实际效果满足合同的要求,通常将约定的响应容量限定在一个较为保守的范围内。将激励型DR作为确定量的处理方式,并不利于挖掘响应潜力。


本文基于不同时间尺度决策的视角,设计了一种刚性约束和弹性约束相结合的激励机制,其基本原理如下。


1)将可中断负荷(IL)分为基准响应档和弹性响应档,基准响应档设定为刚性约束,其实际响应容量应等于计划响应容量;弹性响应档设定为弹性约束,实际响应容量允许在计划响应容量的某一范围内波动。


2)对用户而言,满足刚性约束的中断负荷容量有限,在系统运行对中断负荷需求较大的时期,可通过提高激励水平、松弛响应容量的约束条件,进一步挖掘响应潜力。


3)基准响应档的IL对应基准补贴,在此基础上的响应增量属于弹性响应档的IL,分别对应不同的补贴标准;各弹性响应档的补贴标准和允许的实际响应容量偏差范围,可参考前述DR偏差规律进行设置。


4)实际执行中,在前一时间尺度内将IL作为确定量参与决策优化,确定并下达用户各档IL的计划响应容量,且不应超过合同约定的响应容量上限;随着运行时间点的迫近,考虑实际响应容量与计划响应容量存在偏差的可能,在后一时间尺度上将IL作为不确定参量进行决策优化,并通过源、荷资源的配合,在满足系统运行可靠性要求的前提下,增强决策的经济性。

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