学术简报｜激励型需求响应对配电网运行可靠性的影响
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合肥工业大学电气与自动化工程学院、国网江苏省电力有限公司的研究人员齐先军、程桥等，在2018年第22期《电工技术学报》上撰文指出，需求响应技术的大量应用会对配电网的运行可靠性产生影响。针对需求侧资源参与电力市场投标的问题，提出负荷聚合商基于负荷削减与负荷转移两种需求响应合同的投标决策优化模型，从而使聚合商能够有效调度用户的可控负荷。
合同参数的设定考虑各季节不同的负荷特点，使得聚合商能在不同季节制定最合理的投标方案。采用序贯蒙特卡洛模拟法对响应前后典型日每个时段负荷水平下的配电网进行运行可靠性评估，得到每个时段负荷水平下的可靠性指标。
算例结果表明，响应后的负荷曲线优于响应前，并且在负荷高峰时段能够明显减少停电电量期望值；在负荷峰谷差较明显的季节，激励型需求响应能明显改善配电网运行可靠性指标。
随着电力设施逐渐完善，电力持续紧张的局面得以缓解，然而在负荷高峰时电网仍然面临较大的调峰压力。在传统体制下，只能通过增加更多的调峰机组或拉闸限电来满足峰值负荷。而随着智能电网技术的快速发展和应用，需求侧资源必将在保持系统供需平衡中起到更加积极的作用。
需求响应（Demand Response, DR）是指电力市场中的用户针对市场价格信号或者激励机制作出响应，并改变正常电力消费模式的市场参与行为。根据用户响应方式的不同，可以将需求响应分为基于激励的需求响应和基于电价的需求响应。
国内外针对电价型需求响应已经进行了较深入的研究。在发达国家相对成熟的电力市场中，基于激励的需求响应也已得到较多的实践和应用。国内关于激励型需求响应的研究起步相对较晚，目前尚停留在理论研究和试点阶段。
目前，国内外有关激励型需求响应的研究主要关注投标决策优化与控制策略优化，侧重于需求响应的经济效益与负荷控制的效果，而较少关注需求响应对配电网可靠性的影响。配电网的可靠程度会受到负荷水平的影响，而需求响应会引起负荷水平的变化，因此有必要研究需求响应所引起的负荷水平变化对配电网可靠性的影响。
文献[7]研究了需求响应造成的负荷水平变化对配电网可靠性的影响，但仅考虑了电价型的需求响应，未考虑激励型的需求响应。文献[8]考虑了激励型需求响应对配电网可靠性的影响，但没有给出具体的激励型需求响应负荷调度模型，也没有考虑运行可靠性。尽管上述文献分析了需求响应对配电网可靠性的影响，然而是基于传统可靠性评估的。传统的可靠性评估基于长期统计和平稳状态，评估电力系统在固定运行方式下的可靠性水平，不能直观地体现配电网的运行状态，无法为电网调度员提供更详实的参考依据。
目前已有少量文献研究了运行可靠性评估，为本文提供了借鉴。文献[10]在含风电电力系统的优化调度中采用了运行可靠性的概念，并提出了评估算法，从而反映了系统实时运行的可靠性水平。文献[11]评估了电力市场中的价格控制对运行可靠性的影响，但只涉及了输电网可靠性评估，并没有考虑配电网的运行可靠性。
本文研究激励型需求响应对配电网运行可靠性的影响。首先，针对需求侧资源参与电力市场投标的问题，提出负荷聚合商基于负荷削减与负荷转移两种需求响应合同的投标决策优化模型，合同参数的设定考虑了季节特点；其次，在Matlab中通过Yalmip工具箱调用CPLEX求解器得到需求响应负荷的响应时段和响应容量，进而得到响应后的负荷曲线；之后，采用序贯蒙特卡洛模拟法分别对响应前后典型日每个时段负荷水平下的配电网进行可靠性评估，进而评估激励型需求响应对配电网运行可靠性的影响；最后，通过算例验证了本文所提方法的有效性。
图1 基于负荷聚合商的电力市场运行模式
本文提出了负荷聚合商基于负荷削减与负荷转移两种需求响应合同的投标决策优化模型，通过激励手段鼓励用户改变用电方式，实现对负荷的削峰填谷，并通过序贯蒙特卡洛模拟分析了激励型需求响应对配电网运行可靠性的影响。
算例结果表明，本文所提出的激励型需求响应能有效降低负荷峰谷差，实现削峰填谷，且响应后的配电网运行可靠性指标得到了改善，在负荷峰谷差较明显的季节，激励型需求响应能明显改善配电网运行可靠性指标。
本文假设用户的响应均为确定性响应，实际上用户的响应行为受各种因素的影响会表现出一定的不确定性，如何在需求响应中有效应对用户响应不确定性的问题是接下来研究的重点。