需求側(cè)管理與智能電網(wǎng)

從需求管理到需求調(diào)度——理念與關(guān)鍵技術(shù)何光宇hhhxxjj@163.com2014年10月2理念負(fù)荷管理、需求側(cè)管理需求側(cè)響應(yīng)、自動(dòng)需求響應(yīng)需求側(cè)調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)需求響應(yīng)效果評(píng)價(jià)需求響應(yīng)算法與精細(xì)化負(fù)荷控制需求響應(yīng)集成：虛擬電廠從需求管理到需求調(diào)度，why？負(fù)荷管理：1960s需求側(cè)管理：1973需求響應(yīng)：2001自動(dòng)需求響應(yīng):2007

需求調(diào)度：2012負(fù)荷管理理念理念：求得最佳經(jīng)濟(jì)效益提高電力資產(chǎn)利用率提高發(fā)電機(jī)年利用小時(shí)數(shù)提高電力資產(chǎn)利用率降低固定成本、運(yùn)行成本降低發(fā)電煤耗降低運(yùn)行線損等延緩發(fā)電裝機(jī)及電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模1）焦點(diǎn)問題及解決方法針對(duì)：“電量供需平衡，電力供不應(yīng)求”是電源和負(fù)荷的分布的空間不均衡性與負(fù)荷分布的時(shí)間不均衡性共同作用的結(jié)果方法：通過削峰、填谷、移峰填谷、改變用戶的用電方式等有效措施，對(duì)電力負(fù)荷曲線進(jìn)行整形，減少日峰谷差、周日負(fù)荷差、季節(jié)負(fù)荷差、提高負(fù)荷率。

2)負(fù)荷管理措施運(yùn)用價(jià)格杠桿電力蓄能技術(shù)電蓄冷空調(diào)技術(shù)電蓄熱技術(shù)——熱泵技術(shù)、電鍋爐蓄水發(fā)電技術(shù)、大容量蓄電池蓄電技術(shù)

負(fù)荷控制技術(shù)大中用戶內(nèi)部負(fù)荷管理技術(shù)電力需求側(cè)管理理念理念：?jiǎn)渭円揽繑U(kuò)大能源供應(yīng)難于滿足不斷增長(zhǎng)的能源需求，必須考慮需求側(cè)的節(jié)約和能源利用效率的提高來源：1973年第四次中東戰(zhàn)爭(zhēng)引發(fā)第一次世界石油危機(jī)，燃料價(jià)格飛漲需求側(cè)節(jié)電方案的投資一般僅為電力供應(yīng)側(cè)投資的20%-50%。方法：負(fù)荷管理、能效提升、優(yōu)化資源配置、可再生能源1）焦點(diǎn)問題與解決方法焦點(diǎn)問題：除『電量供需平衡，電力供不應(yīng)求』外，還需解決『電量供不應(yīng)求』問題解決方法：除『負(fù)荷管理』外，還必須：節(jié)流：提升能效、優(yōu)化資源配置開源：可再生能源負(fù)荷管理措施這里不再贅述2）提高能效建筑節(jié)能高效家用電器、綠色照明高效電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)熱泵技術(shù)低損耗變壓器及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行無功補(bǔ)償技術(shù)能量回饋技術(shù)…3）優(yōu)化資源配置熱電聯(lián)產(chǎn)熱電冷聯(lián)產(chǎn)余熱及余壓利用能源替代措施4)開源：可再生能源利用水力發(fā)電技術(shù)太陽能光熱技術(shù)太陽能光電技術(shù)太陽能光化學(xué)技術(shù)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)地?zé)崂眉夹g(shù)生物燃料利用技術(shù)垃圾發(fā)電技術(shù)…需求側(cè)響應(yīng)理念理念：讓消費(fèi)者有選擇權(quán)變被動(dòng)為主動(dòng)在需求側(cè)管理中，消費(fèi)者往往是被動(dòng)的需求側(cè)響應(yīng)中，消費(fèi)者是主動(dòng)的更廣泛的參與，更好的效果1）焦點(diǎn)問題與解決方法焦點(diǎn)問題：提供多重選擇方案消費(fèi)者需要有多種選擇：『醫(yī)院急診室電力供應(yīng)價(jià)值』>>

『同一時(shí)刻普通家庭制冷負(fù)荷價(jià)值』空調(diào)中斷幾分鐘對(duì)消費(fèi)者體驗(yàn)并不會(huì)帶來顯著影響關(guān)鍵：消費(fèi)者需要有機(jī)會(huì)去表達(dá)和選擇解決方法：讓消費(fèi)者在電能產(chǎn)品、用電服務(wù)產(chǎn)品和電力價(jià)格產(chǎn)品的組合上有選擇權(quán).2）理想模式2024/1/17選擇方式無限創(chuàng)新，消費(fèi)者積極自主參與主要方式包括：基于價(jià)格的措施、基于激勵(lì)的措施3）基于價(jià)格的措施分時(shí)電價(jià)：TOU（TimeofUsePricing），如峰谷電價(jià)、季節(jié)電價(jià)等；實(shí)時(shí)電價(jià)：RTP（RealTimePricing）尖峰電價(jià)：CPP（CriticalPeakPricing）4）基于激勵(lì)的措施直接負(fù)荷控制，DLC（DirectLoadControl）可中斷符合，IL（InterruptibleLoad），類似于DLC，不過需要得到用戶同意方能控制設(shè)備開、關(guān)；需求側(cè)競(jìng)價(jià)，DSB（DemandSideBidding）2024/1/17自動(dòng)需求側(cè)響應(yīng)理念理念：賦能——讓消費(fèi)者有選擇能力按消費(fèi)者預(yù)先設(shè)定方式，自動(dòng)對(duì)『備選方案』做出響應(yīng)不但讓消費(fèi)者有選擇權(quán)，還要讓消費(fèi)者有自主選擇能力更廣泛的參與，更好的效果2024/1/17需求調(diào)度理念理念：融合——將供應(yīng)方和需求方作為一個(gè)整體進(jìn)行運(yùn)行與控制現(xiàn)有的運(yùn)行調(diào)度方式可以稱之為『供端調(diào)度』調(diào)度對(duì)象是巨型發(fā)電機(jī)笨重，調(diào)節(jié)代價(jià)大變『供端調(diào)度』為『供端調(diào)度+需求調(diào)度』將需求側(cè)資源的調(diào)節(jié)能力完全融入到系統(tǒng)的運(yùn)行與控制中來經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)數(shù)萬億元1）焦點(diǎn)問題焦點(diǎn)問題：海量的分布式能源資源如何集成海量可控負(fù)荷（空調(diào)、熱水器）海量分布式發(fā)電裝置（風(fēng)、光、水）海量?jī)?chǔ)能設(shè)施（電動(dòng)汽車）…種類無限、數(shù)量無限、潛力無限，如何集成？2024/1/172）解決方法現(xiàn)有調(diào)度與控制中心調(diào)度對(duì)象相對(duì)有限：省級(jí)電力調(diào)度與控制中心：數(shù)十個(gè)發(fā)電廠，數(shù)十個(gè)變電站未來省級(jí)調(diào)度與控制中心：數(shù)十萬的分布式發(fā)點(diǎn)裝置數(shù)百萬的可控負(fù)荷與儲(chǔ)能設(shè)施解決方法：成立虛擬電廠基于先進(jìn)的信息、通訊、自動(dòng)化技術(shù)，將一定區(qū)域內(nèi)的分布式能源資源整合為一個(gè)虛擬電廠2024/1/1722理念負(fù)荷管理、需求側(cè)管理需求側(cè)響應(yīng)、自動(dòng)需求響應(yīng)需求側(cè)調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)需求響應(yīng)效果評(píng)價(jià)需求響應(yīng)算法與精細(xì)化負(fù)荷控制需求響應(yīng)集成：虛擬電廠231需求響應(yīng)效果評(píng)價(jià)將需求響應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)分為性能、效果、效益評(píng)價(jià)指標(biāo)其中，效益評(píng)價(jià)指標(biāo)從用戶、電網(wǎng)、電廠、社會(huì)四個(gè)方面進(jìn)行劃分24性能評(píng)價(jià)指標(biāo)包括認(rèn)繳性能指標(biāo)、峰荷性能指標(biāo)和響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)。認(rèn)繳性能和峰荷性能反映用戶側(cè)的調(diào)峰潛力與調(diào)峰性能。響應(yīng)時(shí)間反映負(fù)荷變化速度。1性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

性能評(píng)價(jià)指標(biāo)認(rèn)繳性能峰荷性能響應(yīng)時(shí)間252效果評(píng)價(jià)指標(biāo)

效果評(píng)價(jià)指標(biāo)負(fù)荷削減率負(fù)荷轉(zhuǎn)移率負(fù)荷率效果評(píng)價(jià)指標(biāo)包括負(fù)荷削減率、負(fù)荷轉(zhuǎn)移率和負(fù)荷率。負(fù)荷削減率反映調(diào)峰效果，負(fù)荷削減率越大，電網(wǎng)調(diào)峰壓力越小，設(shè)備利用率越高，供電可靠性越好，還可以延緩對(duì)備用容量、輸配電線路等的投資。負(fù)荷轉(zhuǎn)移率和負(fù)荷率反映了削峰填谷的效果，負(fù)荷轉(zhuǎn)移率和負(fù)荷率越大，表明負(fù)荷曲線越平緩，可降低輸配電損耗，減少發(fā)電廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗，提高發(fā)電廠鍋爐效率等。263效益評(píng)價(jià)指標(biāo)

需求響應(yīng)的效益評(píng)價(jià)指標(biāo)由用戶經(jīng)濟(jì)效益，電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益，電廠經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益四部分構(gòu)成。用戶經(jīng)濟(jì)效益、電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益和電廠經(jīng)濟(jì)效益為直接經(jīng)濟(jì)效益，可以貨幣化衡量。用戶經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)從用戶益本比和回收周期兩方面出發(fā)，衡量用戶參與需求響應(yīng)項(xiàng)目的利益，激勵(lì)用戶積極參與。電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)為可免電量成本，可免容量成本和電網(wǎng)益本比。可免電量成本和可免容量成本反映了長(zhǎng)期市場(chǎng)效益。電廠經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)主要針對(duì)單個(gè)火電廠制定，包括可免啟停成本和可免煤耗成本，可以衡量電廠在需求響應(yīng)項(xiàng)目中由于削峰填谷帶來的負(fù)荷率提高獲得的經(jīng)濟(jì)效益。社會(huì)效益指標(biāo)分為可靠性效益，清潔能源使用率和減少污染氣體排放效益。效益評(píng)價(jià)指標(biāo)用戶經(jīng)濟(jì)效益電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益電廠經(jīng)濟(jì)效益社會(huì)效益上傳信息——各個(gè)電器有功、電壓等用電信息2需求響應(yīng)算法與精細(xì)化負(fù)荷控制實(shí)施構(gòu)想：部署圖控制網(wǎng)關(guān)云端服務(wù)器移動(dòng)控制終端遠(yuǎn)程控制中心智能插座本地控制遠(yuǎn)程控制智能紅外控制器下達(dá)信息——從控制中心、移動(dòng)終端傳達(dá)的控制命令隨時(shí)峰荷緊急從不實(shí)施構(gòu)想：運(yùn)行場(chǎng)景755040307003075004020040500402005007570607500115精細(xì)化負(fù)荷控制實(shí)施構(gòu)想：運(yùn)行結(jié)果精細(xì)化負(fù)荷控制754007003020005007050目標(biāo)：469MW當(dāng)前：493MW(減負(fù)荷5%)4005003虛擬發(fā)電廠一個(gè)虛擬發(fā)電廠可以由不同類型分布式能源資源組成，如：風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)、太陽能電池、水力發(fā)電站以及生物量供能的熱電混合站等。合理地選擇組合發(fā)電機(jī)，可以彌補(bǔ)不同類型可再生能源發(fā)電本身的不穩(wěn)定性缺陷。各種儲(chǔ)能設(shè)施各種可控負(fù)荷可以通過虛擬發(fā)電廠調(diào)度中心對(duì)一個(gè)區(qū)域甚至不同區(qū)域內(nèi)的大量可再生能源資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，提高其可控性和可用性31≈≈NO≈~≈~≈~≈≈≈≈≈≈Pk+jQk發(fā)電機(jī)輸電站配電站變壓器饋線開關(guān)配電線路配電變壓器用戶變電站現(xiàn)有電網(wǎng)中，負(fù)荷被視作一個(gè)固定量。輸電線虛擬電廠:負(fù)荷側(cè)的可控資源（以配電站變壓器為界）終端用戶資源普通電器,etc.制熱/制冷設(shè)備，電動(dòng)車供能資源能量存儲(chǔ)器可再生能源電源(風(fēng)、太陽能)分布式發(fā)電(燃料電池,etc.)配電網(wǎng)電容器電壓調(diào)節(jié)器開關(guān)需要添加：配電運(yùn)行能量存儲(chǔ)設(shè)備高級(jí)監(jiān)控、通訊與控制設(shè)備電網(wǎng)側(cè)

用戶側(cè)AdvancedMonitoring,Communications&ControlAdaptedfromEPRIsourceimagePHEVCustomerPortalorMeterLGElectronics“HighDemandPeriod”“Delaywash2hours?”“PleaserespondYesorNo”主要功能：StationStationStationC3先進(jìn)計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施（AMI）a.停電通知b.自動(dòng)讀表c.電壓與負(fù)荷監(jiān)控d.與家域網(wǎng)（HAN）相連4需求側(cè)響應(yīng)（DR）及分布式電源（DER）a.終端設(shè)備監(jiān)控b.分布式電源及設(shè)備監(jiān)控c.與系統(tǒng)優(yōu)化集成

2.電容器自動(dòng)控制a.狀態(tài)監(jiān)控b.無功需求監(jiān)控c.無功優(yōu)化.SwitchesCapacitorsStationStationCCPHEVEnergyStorage/DERFeederCircuitBreakerAMICommunicationsSwitchesCapacitorsCNONONCNONONONC1.配電自動(dòng)化

a.監(jiān)控負(fù)荷、開關(guān)狀態(tài)

b.最小化停電影響c.優(yōu)化潮流展望：虛擬電廠ResidentialCommercialIndustrialStorageWindFuelCellSolar2015andBeyond≈~≈~