考慮需求響應(yīng)不確定性的多時間尺度源荷互動決
發(fā)布時間：2020-07-22 16:52
1研究背景
源荷互動作為“源-網(wǎng)-荷”互動體系的重要組成部分，旨在借助多類電源、負(fù)荷時空分布的廣泛性，促進電力資源的合理利用。國內(nèi)外學(xué)者在發(fā)用電聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化方面開展了大量研究，隨著負(fù)荷調(diào)度研究和應(yīng)用的深入，部分學(xué)者已考慮到需求響應(yīng)（DR）不確定性及其對調(diào)度計劃的影響，初步總結(jié)并驗證了用戶響應(yīng)偏差的變化規(guī)律，但尚未從多時間尺度決策的視角對DR不確定性的應(yīng)用展開研究。借助于源、荷兩側(cè)資源隨時間尺度變化表現(xiàn)的不同調(diào)節(jié)特性，能進一步挖掘互動潛力。
本文將用戶響應(yīng)偏差的規(guī)律，應(yīng)用于價格型DR的分析建模與激勵型DR的機制設(shè)計；然后，將價格型和激勵型DR與常規(guī)機組、風(fēng)電、緊急調(diào)峰資源進行綜合配置，提出了“日前-日內(nèi)”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(yīng)關(guān)注的問題。
2需求響應(yīng)不確定性的應(yīng)用
2.1需求響應(yīng)偏差規(guī)律的表述
通過負(fù)荷響應(yīng)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(fù)荷響應(yīng)率的偏差與負(fù)荷響應(yīng)量呈正相關(guān)、與彈性系數(shù)呈正相關(guān)、與經(jīng)濟激勵呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系。因此，DR的偏差區(qū)間隨著負(fù)荷響應(yīng)率和經(jīng)濟激勵強度的增大，具有“先增大、后減小”的規(guī)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(xué)原理的價格型DR行為建模，將用戶對分時電價（TOU）的響應(yīng)情況劃分為死區(qū)、線性區(qū)和飽和區(qū)，利用分段線性函數(shù)表述不同時段之間的負(fù)荷轉(zhuǎn)移率。將負(fù)荷轉(zhuǎn)移率解構(gòu)為固定分量和偏差分量，固定分量與傳統(tǒng)模型相同，偏差分量根據(jù)DR響應(yīng)的偏差規(guī)律表述。綜合考慮“峰谷”、“峰平”和“平谷”負(fù)荷轉(zhuǎn)移情況，可模擬得到響應(yīng)后的時段負(fù)荷，并基于此進行調(diào)度決策。
2.3考慮不確定性的激勵型DR機制設(shè)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(yīng)與預(yù)期也可能存在偏差，主要受到基線負(fù)荷的估算、用戶的響應(yīng)執(zhí)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(yīng)容量限定在一個較為保守的范圍內(nèi)。將激勵型DR作為確定量的處理方式，并不利于挖掘響應(yīng)潛力。
本文基于不同時間尺度決策的視角，設(shè)計了一種剛性約束和彈性約束相結(jié)合的激勵機制，其基本原理如下。
1）將可中斷負(fù)荷（IL）分為基準(zhǔn)響應(yīng)檔和彈性響應(yīng)檔，基準(zhǔn)響應(yīng)檔設(shè)定為剛性約束，其實際響應(yīng)容量應(yīng)等于計劃響應(yīng)容量；彈性響應(yīng)檔設(shè)定為彈性約束，實際響應(yīng)容量允許在計劃響應(yīng)容量的某一范圍內(nèi)波動。
2）對用戶而言，滿足剛性約束的中斷負(fù)荷容量有限，在系統(tǒng)運行對中斷負(fù)荷需求較大的時期，可通過提高激勵水平、松弛響應(yīng)容量的約束條件，進一步挖掘響應(yīng)潛力。
3）基準(zhǔn)響應(yīng)檔的IL對應(yīng)基準(zhǔn)補貼，在此基礎(chǔ)上的響應(yīng)增量屬于彈性響應(yīng)檔的IL，分別對應(yīng)不同的補貼標(biāo)準(zhǔn)；各彈性響應(yīng)檔的補貼標(biāo)準(zhǔn)和允許的實際響應(yīng)容量偏差范圍，可參考前述DR偏差規(guī)律進行設(shè)置。
4）實際執(zhí)行中，在前一時間尺度內(nèi)將IL作為確定量參與決策優(yōu)化，確定并下達用戶各檔IL的計劃響應(yīng)容量，且不應(yīng)超過合同約定的響應(yīng)容量上限；隨著運行時間點的迫近，考慮實際響應(yīng)容量與計劃響應(yīng)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(yōu)化，并通過源、荷資源的配合，在滿足系統(tǒng)運行可靠性要求的前提下，增強決策的經(jīng)濟性。
