考慮需求響應不確定性的多時間尺度源荷互動決
發布時間：2020-07-22 16:52
1研究背景
源荷互動作為“源-網-荷”互動體系的重要組成部分，旨在借助多類電源、負荷時空分布的廣泛性，促進電力資源的合理利用。國內外學者在發用電聯合調度優化方面開展了大量研究，隨著負荷調度研究和應用的深入，部分學者已考慮到需求響應（DR）不確定性及其對調度計劃的影響，初步總結并驗證了用戶響應偏差的變化規律，但尚未從多時間尺度決策的視角對DR不確定性的應用展開研究。借助于源、荷兩側資源隨時間尺度變化表現的不同調節特性，能進一步挖掘互動潛力。
本文將用戶響應偏差的規律，應用于價格型DR的分析建模與激勵型DR的機制設計；然后，將價格型和激勵型DR與常規機組、風電、緊急調峰資源進行綜合配置，提出了“日前-日內”時間尺度的源荷互動決策方法。通過算例驗證源荷互動的效果，并進一步討論了DR不確定性條件下多時間尺度源荷互動決策應關注的問題。
2需求響應不確定性的應用
2.1需求響應偏差規律的表述
通過負荷響應率的大小和偏差來綜合表述DR行為，有助于全面反映用戶對電力需求的主觀性、隨機性。已有研究表明，負荷響應率的偏差與負荷響應量呈正相關、與彈性系數呈正相關、與經濟激勵呈負相關的關系。因此，DR的偏差區間隨著負荷響應率和經濟激勵強度的增大，具有“先增大、后減小”的規律特征。
2.2考慮不確定性的價格型DR分析建模
基于消費者心理學原理的價格型DR行為建模，將用戶對分時電價（TOU）的響應情況劃分為死區、線性區和飽和區，利用分段線性函數表述不同時段之間的負荷轉移率。將負荷轉移率解構為固定分量和偏差分量，固定分量與傳統模型相同，偏差分量根據DR響應的偏差規律表述。綜合考慮“峰谷”、“峰平”和“平谷”負荷轉移情況，可模擬得到響應后的時段負荷，并基于此進行調度決策。
2.3考慮不確定性的激勵型DR機制設計
考慮到DR合同條款的約束，已有研究通常將激勵型DR作為確定量處理。然而，激勵型DR實際響應與預期也可能存在偏差，主要受到基線負荷的估算、用戶的響應執行等因素影響。為保證實際效果滿足合同的要求，通常將約定的響應容量限定在一個較為保守的范圍內。將激勵型DR作為確定量的處理方式，并不利于挖掘響應潛力。
本文基于不同時間尺度決策的視角，設計了一種剛性約束和彈性約束相結合的激勵機制，其基本原理如下。
1）將可中斷負荷（IL）分為基準響應檔和彈性響應檔，基準響應檔設定為剛性約束，其實際響應容量應等于計劃響應容量；彈性響應檔設定為彈性約束，實際響應容量允許在計劃響應容量的某一范圍內波動。
2）對用戶而言，滿足剛性約束的中斷負荷容量有限，在系統運行對中斷負荷需求較大的時期，可通過提高激勵水平、松弛響應容量的約束條件，進一步挖掘響應潛力。
3）基準響應檔的IL對應基準補貼，在此基礎上的響應增量屬于彈性響應檔的IL，分別對應不同的補貼標準；各彈性響應檔的補貼標準和允許的實際響應容量偏差范圍，可參考前述DR偏差規律進行設置。
4）實際執行中，在前一時間尺度內將IL作為確定量參與決策優化，確定并下達用戶各檔IL的計劃響應容量，且不應超過合同約定的響應容量上限；隨著運行時間點的迫近，考慮實際響應容量與計劃響應容量存在偏差的可能，在后一時間尺度上將IL作為不確定參量進行決策優化，并通過源、荷資源的配合，在滿足系統運行可靠性要求的前提下，增強決策的經濟性。
