基于需求側(cè)響應的可再生能源消納

1、基于需求側(cè)響應的可再生能源消納LOGO可再生能源的發(fā)展背景可再生能源的發(fā)展背景 到2011年底,全國并網(wǎng)新能源發(fā)電裝機容量達到51590MW,占總裝機容量的4.89%,其中并網(wǎng)風電約占并網(wǎng)新能源發(fā)電裝機的87.33%,并網(wǎng)太陽能光伏裝機約占4.15%。到2020年,風電裝機容量將達1.87億kW,規(guī)劃建成8大千萬kW級風電基地;太陽能發(fā)電則將達到25000MW。屆時預計新能源發(fā)電將占總發(fā)電裝機容量的35%左右?？稍偕茉聪{面臨的問題可再生能源消納面臨的問題 （1）能源富集區(qū)遠離電網(wǎng)負荷中心。如風能主要集中于三北地區(qū)，本地消納能力嚴重不足，需輸送至負荷中心消納。 （2）輸電通道擁塞。華東( 江

2、蘇) 風電場基本在長江出海口北岸黃海沿岸，北電南送受過江通道送電能力的限制。三北地區(qū)網(wǎng)架更為薄弱，阻塞更明顯。 （3）由于可再生能源具有間歇性、波動性和反調(diào)峰特性，為了維持整個系統(tǒng)的穩(wěn)定,棄風、棄光現(xiàn)象成為電網(wǎng)調(diào)度中的常態(tài)。據(jù)統(tǒng)計,僅2010年上半年全國棄風電量就達27.76億kWh,造成極大的能源浪費?，F(xiàn)假設前兩個問題已通過特高壓電網(wǎng)建設得到了解決，風現(xiàn)假設前兩個問題已通過特高壓電網(wǎng)建設得到了解決，風電已送至負荷中心，那我們?nèi)绾蝸砜朔拈g歇性和反調(diào)電已送至負荷中心，那我們?nèi)绾蝸砜朔拈g歇性和反調(diào)峰特性，來充分消納這些可再生能源？峰特性，來充分消納這些可再生能源？然而充分消納新能源需要配套

3、建設大量調(diào)峰電源,并在發(fā)電計劃中為其預留足夠的備用,導致常規(guī)機組頻繁啟停和長期低負荷運行,額外增加化石能源的消耗和污染氣體排放。傳統(tǒng)僅依靠常規(guī)機組的調(diào)度模式在解決新能源電力系統(tǒng)的運行管理問題時遇到瓶頸,迫切需要研究新的調(diào)度模式與理論方法。實行需求側(cè)響應對可再生能源消納的意義實行需求側(cè)響應對可再生能源消納的意義需求側(cè)響應需求側(cè)響應是將需求側(cè)的負荷看做隱性的資源加以開發(fā)，通過價格和激勵手段來引導用戶改變用電方式，其強調(diào)電力用戶根據(jù)調(diào)度指令或市場信號，主動進行負荷調(diào)整，來維護整個系統(tǒng)的穩(wěn)定與節(jié)能減排，從而作為一種資源。將傳統(tǒng)的剛性負荷轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝载摵蓪鹘y(tǒng)的剛性負荷轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝载摵韶摵删哂辛藦椥?，負荷?/p>

4、增減負荷具有了時間轉(zhuǎn)移特性，負荷可轉(zhuǎn)移有效調(diào)峰，等價于備用容量目標目標：發(fā)多少用多少，負荷曲線與發(fā)電量曲線盡可能一致，針對可再生能源的備用容量最小，整個系統(tǒng)節(jié)能減排。實施需求側(cè)響應的前提條件實施需求側(cè)響應的前提條件可靠地發(fā)電量預測可靠地發(fā)電量預測完善的電力市場（具有成體系的需求響應項目）完善的電力市場（具有成體系的需求響應項目）建立以智能電表為核心的高級量測體系（監(jiān)管、控制）建立以智能電表為核心的高級量測體系（監(jiān)管、控制）政府的政策資金支持政府的政策資金支持需求側(cè)響應實施模式需求側(cè)響應實施模式需求側(cè)響應實施模式的選擇與電力市場化程度密切相關。不同市場化程度下，計及風電大規(guī)模并網(wǎng)的需方響應實施模

5、式可以劃分為市場初級階段模式、過渡階段模式和市場完善階段模式。由于各需求側(cè)響應實施手段適用條件不同，因此我國計及風電大規(guī)模并網(wǎng)的需求側(cè)響應總體實施模式如圖 （1）在市場初級階段）在市場初級階段在該階段，我國電力市場沒有一套完整的市場運營規(guī)則和電價形成機制，不能通過經(jīng)濟手段及時有效地調(diào)節(jié)市場供需，以滿足風電并網(wǎng)需要。因此，該階段需求側(cè)響應的實施模式應當以有序用電管理為主，并引入分時電價機制。（2）市場過渡階段）市場過渡階段在該階段，我國電力市場運營規(guī)則逐步完善，電價形成機制初步建立，因此可以考慮引入相應的經(jīng)濟手段，提高市場主體對風電出力波動的響應程度。該階段需求側(cè)響應實施模式應當在市場初級階段模

6、式的基礎上，對分時電價 、直接負荷控制 、可中斷負荷等實施手段進行改進，并引入關鍵峰荷電價、實時電、緊急負荷響應 、需求側(cè)投標 （3）市場成熟階段）市場成熟階段在市場成熟階段，我國電力市場體系已較為完善，各項電網(wǎng)運行技術已較為成熟。因此，可考慮引入更加靈活的市場手段。最終形成以容量市場、需求側(cè)投標市場和輔助服務市場 三大市場為載體，以改進后的實時電價、峰谷分時電價和關鍵峰荷電價為調(diào)節(jié)手段，以直接負荷控制為支撐手段的需求側(cè)響應體系。基于價格的需求響應模型基于價格的需求響應模型在負荷轉(zhuǎn)移困難值矩陣 D 中，其每個元素 Dij 衡量從 i 時段向 j 時段轉(zhuǎn)移的難度，這里設單位負荷每從一個時段轉(zhuǎn)移到

7、另一個時段轉(zhuǎn)移難度增加1，轉(zhuǎn)移難度從0計起。設用戶負荷首先向最近的目標區(qū)間中的目標時點轉(zhuǎn)移，若該時點已與發(fā)電量平衡則繼續(xù)向下一個時點轉(zhuǎn)移。根據(jù)對不同用戶的用電負荷轉(zhuǎn)移承受力的統(tǒng)計分析決定用戶在超出多少時間后，將不愿意改變自己的用電習慣，從而定義難度界線值 T，轉(zhuǎn)移難度超出界線值 T的時點視為不可轉(zhuǎn)移。在負荷轉(zhuǎn)移困難值矩陣 D 中用無窮表示基于互譜分析的需求響應匹配分析基于互譜分析的需求響應匹配分析 相干譜Wxy(f) 是兩個序列中頻率為 f 的分量的振幅乘積的標準化均值，其取值區(qū)間為0,1。相干譜愈接近 1，表示風力發(fā)電序列 X 和用戶用電負荷序列Y 在頻率 f 處愈相關。 相位譜 Bxy(f

8、)是兩個序列中間頻率為 f 的分量相位變化的均值（以弧度表示），若Bxy(f)為正，表示在頻率 f 處，風力發(fā)電序列超前于用戶用電序列，為負時表示風力發(fā)電序列滯后于用戶用電序列，同時值越接近 0，表示風力發(fā)電序列 X 和用戶用電負荷序列Y 在頻率 f 處超前或滯后的程度越弱。 通過對風電發(fā)電日負荷序列 X 和不同類別用戶的用電日負荷序列Y 做互譜分析，得出對應的相干譜Wxy(f)和相位譜Bxy(f)。對這兩個指標作綜合比對，定位與風力發(fā)電周期波動共變性最接近的電力用戶為支撐風電的需求響應匹配資源。經(jīng)過一階差分平穩(wěn)后，風電序列的單譜分析的頻譜圖如左圖。低頻處波動幅度大的周期分量比較多，最大周期分量出現(xiàn)在 f=0.1875Hz，即存在一個 5.3 h 的主周期，該周期分量對風電序列的整體波動影響最大。同時，它的主頻帶較寬，能量分布相對分散，主頻帶區(qū)間位于0.05,0.2 Hz。根據(jù)大用戶直購風電的規(guī)則，可考慮在江蘇沿海東臺、如東、大豐和啟東等風電基地周圍建設綠色工業(yè)園區(qū)，引入電解鋁、PVC 生產(chǎn)、規(guī)?；茪?、氯堿生產(chǎn)等高耗能企業(yè)。同時，在