基于需求侧响应的可再生能源消纳

1、基于需求侧响应的可再生能源消纳LOGO可再生能源的发展背景可再生能源的发展背景 到2011年底,全国并网新能源发电装机容量达到51590MW,占总装机容量的4.89%,其中并网风电约占并网新能源发电装机的87.33%,并网太阳能光伏装机约占4.15%。到2020年,风电装机容量将达1.87亿kW,规划建成8大千万kW级风电基地;太阳能发电则将达到25000MW。届时预计新能源发电将占总发电装机容量的35%左右。可再生能源消纳面临的问题可再生能源消纳面临的问题 （1）能源富集区远离电网负荷中心。如风能主要集中于三北地区，本地消纳能力严重不足，需输送至负荷中心消纳。 （2）输电通道拥塞。华东( 江

2、苏) 风电场基本在长江出海口北岸黄海沿岸，北电南送受过江通道送电能力的限制。三北地区网架更为薄弱，阻塞更明显。 （3）由于可再生能源具有间歇性、波动性和反调峰特性，为了维持整个系统的稳定,弃风、弃光现象成为电网调度中的常态。据统计,仅2010年上半年全国弃风电量就达27.76亿kWh,造成极大的能源浪费。现假设前两个问题已通过特高压电网建设得到了解决，风现假设前两个问题已通过特高压电网建设得到了解决，风电已送至负荷中心，那我们如何来克服它的间歇性和反调电已送至负荷中心，那我们如何来克服它的间歇性和反调峰特性，来充分消纳这些可再生能源？峰特性，来充分消纳这些可再生能源？然而充分消纳新能源需要配套

3、建设大量调峰电源,并在发电计划中为其预留足够的备用,导致常规机组频繁启停和长期低负荷运行,额外增加化石能源的消耗和污染气体排放。传统仅依靠常规机组的调度模式在解决新能源电力系统的运行管理问题时遇到瓶颈,迫切需要研究新的调度模式与理论方法。实行需求侧响应对可再生能源消纳的意义实行需求侧响应对可再生能源消纳的意义需求侧响应需求侧响应是将需求侧的负荷看做隐性的资源加以开发，通过价格和激励手段来引导用户改变用电方式，其强调电力用户根据调度指令或市场信号，主动进行负荷调整，来维护整个系统的稳定与节能减排，从而作为一种资源。将传统的刚性负荷转变为柔性负荷将传统的刚性负荷转变为柔性负荷负荷具有了弹性，负荷可

4、增减负荷具有了时间转移特性，负荷可转移有效调峰，等价于备用容量目标目标：发多少用多少，负荷曲线与发电量曲线尽可能一致，针对可再生能源的备用容量最小，整个系统节能减排。实施需求侧响应的前提条件实施需求侧响应的前提条件可靠地发电量预测可靠地发电量预测完善的电力市场（具有成体系的需求响应项目）完善的电力市场（具有成体系的需求响应项目）建立以智能电表为核心的高级量测体系（监管、控制）建立以智能电表为核心的高级量测体系（监管、控制）政府的政策资金支持政府的政策资金支持需求侧响应实施模式需求侧响应实施模式需求侧响应实施模式的选择与电力市场化程度密切相关。不同市场化程度下，计及风电大规模并网的需方响应实施模

5、式可以划分为市场初级阶段模式、过渡阶段模式和市场完善阶段模式。由于各需求侧响应实施手段适用条件不同，因此我国计及风电大规模并网的需求侧响应总体实施模式如图 （1）在市场初级阶段）在市场初级阶段在该阶段，我国电力市场没有一套完整的市场运营规则和电价形成机制，不能通过经济手段及时有效地调节市场供需，以满足风电并网需要。因此，该阶段需求侧响应的实施模式应当以有序用电管理为主，并引入分时电价机制。（2）市场过渡阶段）市场过渡阶段在该阶段，我国电力市场运营规则逐步完善，电价形成机制初步建立，因此可以考虑引入相应的经济手段，提高市场主体对风电出力波动的响应程度。该阶段需求侧响应实施模式应当在市场初级阶段模

6、式的基础上，对分时电价 、直接负荷控制 、可中断负荷等实施手段进行改进，并引入关键峰荷电价、实时电、紧急负荷响应 、需求侧投标 （3）市场成熟阶段）市场成熟阶段在市场成熟阶段，我国电力市场体系已较为完善，各项电网运行技术已较为成熟。因此，可考虑引入更加灵活的市场手段。最终形成以容量市场、需求侧投标市场和辅助服务市场 三大市场为载体，以改进后的实时电价、峰谷分时电价和关键峰荷电价为调节手段，以直接负荷控制为支撑手段的需求侧响应体系。基于价格的需求响应模型基于价格的需求响应模型在负荷转移困难值矩阵 D 中，其每个元素 Dij 衡量从 i 时段向 j 时段转移的难度，这里设单位负荷每从一个时段转移到

7、另一个时段转移难度增加1，转移难度从0计起。设用户负荷首先向最近的目标区间中的目标时点转移，若该时点已与发电量平衡则继续向下一个时点转移。根据对不同用户的用电负荷转移承受力的统计分析决定用户在超出多少时间后，将不愿意改变自己的用电习惯，从而定义难度界线值 T，转移难度超出界线值 T的时点视为不可转移。在负荷转移困难值矩阵 D 中用无穷表示基于互谱分析的需求响应匹配分析基于互谱分析的需求响应匹配分析 相干谱Wxy(f) 是两个序列中频率为 f 的分量的振幅乘积的标准化均值，其取值区间为0,1。相干谱愈接近 1，表示风力发电序列 X 和用户用电负荷序列Y 在频率 f 处愈相关。 相位谱 Bxy(f

8、)是两个序列中间频率为 f 的分量相位变化的均值（以弧度表示），若Bxy(f)为正，表示在频率 f 处，风力发电序列超前于用户用电序列，为负时表示风力发电序列滞后于用户用电序列，同时值越接近 0，表示风力发电序列 X 和用户用电负荷序列Y 在频率 f 处超前或滞后的程度越弱。 通过对风电发电日负荷序列 X 和不同类别用户的用电日负荷序列Y 做互谱分析，得出对应的相干谱Wxy(f)和相位谱Bxy(f)。对这两个指标作综合比对，定位与风力发电周期波动共变性最接近的电力用户为支撑风电的需求响应匹配资源。经过一阶差分平稳后，风电序列的单谱分析的频谱图如左图。低频处波动幅度大的周期分量比较多，最大周期分量出现在 f=0.1875Hz，即存在一个 5.3 h 的主周期，该周期分量对风电序列的整体波动影响最大。同时，它的主频带较宽，能量分布相对分散，主频带区间位于0.05,0.2 Hz。根据大用户直购风电的规则，可考虑在江苏沿海东台、如东、大丰和启东等风电基地周围建设绿色工业园区，引入电解铝、PVC 生产、规模化制氢、氯碱生产等高耗能企业。同时，在