学术简报︱计及用户响应不确定性的可中断负荷储蓄机制
东南大学电气工程学院、国网江苏省电力公司的研究人员徐青山、刘梦佳、戴蔚莺、黄煜、杨斌，在2019年第15期《电工技术学报》上撰文指出，随着电力需求的增长与系统峰谷差的拉大，可中断负荷逐渐成为电力市场环境下需求侧管理的重要组成部分。
该文基于消费者心理学原理，构建了用户用电行为的不确定性模型。结合我国电力市场改革进程和过渡期现状，设计了基于储蓄机制的可中断负荷合同内容及实施流程，通过引入积分的思想，将用户可中断资源转换为分值以实现储蓄增值等功能。基于储蓄机制，构建了考虑参与用户和电力公司双方效益的可中断事件决策模型，通过蒙特卡洛方法确定可中断事件的最优激励水平以及最优效益期望值。算例通过与传统可中断负荷方法的比较，验证了储蓄机制的优越性，分析了不同中断场景对决策结果的影响。
电力供应短缺是制约我国经济发展的主要瓶颈，因此，通过需求响应（Demand Response, DR）手段引导用户合理用电，加强供需双方的电能和信息互动越发受到重视。根据用户的响应方式，DR可以分为价格型DR和激励型DR。其中，可中断负荷（Interruptible Load, IL）作为一种典型的激励型DR，相较于价格型DR，其用电更加灵活、响应更加快速，也更适合于我国电力市场改革进程及过渡期的现状。
传统意义上的可中断负荷主要通过电力公司和用户事先签订的双边合同实施。在电网高峰时段或紧急状态下，用户自愿根据合同内容中断部分或全部负荷，从而缓解用电紧张问题，保障系统安全。此时用户的响应有效性主要受制于双边合同的约束作用，因此，如何制定合理的可中断负荷激励机制和合同奖惩措施，已经成为增强用户响应积极性、提高需求侧弹性的重要问题。
在实际需求响应过程中，可中断用户的用电行为仍然存在一定的随机性，且会对可中断事件的决策造成一定的影响。
有学者利用服从某种特定概率分布的随机数来近似反映用户负荷的不确定性，较为简单，难以反映用户的真实用电行为；
有学者利用相关系数弹性矩阵来描述激励水平下用户用电的变化，却未计及激励水平过高/过低情况下的特殊用电行为；
有学者构建了用户响应特性曲线，采用某一区间内的随机数描述特定激励水平下的用电行为，但并未考虑死区的影响，无法准确体现用户不确定性行为的真实分布规律，缺乏进一步解释。
因此，本文基于消费者心理学理论，将用户行为曲线划分为死区、线性区和饱和区，构建了用户响应行为的不确定性模型，通过可中断潜力和中断不确定性两方面来衡量真实响应情况与激励水平的关系。
随着《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》等新电改方案的出台，可中断负荷的激励手段趋向于多样化。目前已有大量文献针对可中断负荷的机制设计、合同模型构建、管理实施办法总结以及可中断负荷在供需互动事件中的决策策略进行了研究，为扩大IL的市场参与范围提供了可能性。
但总体来看仍普遍存在以下问题：①没有考虑用户响应行为不确定性对IL实施效果的影响；②国内售电侧市场尚未完全成熟，部分IL激励机制的适用性不强；③多以鼓励用户削峰作为机制设计的目标，而在实际运行过程中，除了削峰操作，还应鼓励用户提高谷时用电水平，从而有效缩小电力系统峰谷差。
综上所述，本文结合我国电力市场改革进程和过渡期现状，对电力可中断负荷储蓄机制理论与策略进行了研究。首先构建了用户用电行为的不确定性模型，利用在特定区间范围内服从正态分布的随机变量对用户用电行为的不确定性进行处理。通过引入积分的思想，设计了基于储蓄机制的可中断负荷合同内容及实施流程。基于可中断负荷储蓄机制的理论研究，构建了考虑参与用户与电力公司双方效益的可中断事件决策模型，通过蒙特卡洛方法求解可中断事件的最优激励水平及对应的最优效益期望值。算例通过将储蓄机制与传统机制进行对比，验证了本文所提方法的有效性，并进行了进一步研究与分析。
本文基于消费者心理学原理，构建了计及响应不确定性的用户用电行为模型。引入积分的思想，设计了基于储蓄机制的可中断负荷合同内容及实施流程，构建了综合考虑用户和电力公司双方效益的可中断事件决策模型，利用蒙特卡洛方法确定其最优激励水平和决策效益。通过算例分析可以得到以下结论：
1）无论从用户视角还是电力公司视角，本文提出的储蓄机制相较于传统可中断负荷机制，均能实现同等激励水平作用下的更大效益，验证了其优越性。
2）电力公司会优先选择对激励水平变化较为敏感的用户，而这类用户自身效益也相对更高。
3）电力公司应针对不同场景制定不同的决策方案：容量缺额小时优先考虑经济性，而容量缺额大时优先考虑响应可靠性。
综合来看，本文针对大用户进行了可中断负荷机制的研究，并取得了阶段性成果，但仍存在一些问题需要进一步改进和探讨。如本文描述的数学方法相对复杂，在实际操作过程中会带来不便。因此，如何在实际工程应用中对储蓄机制的部分环节进行简化，使得该机制能切实应用在实际情况中，是下一阶段研究的主要工作之一。