導讀：作為發電調度的補充，柔性負荷調度能夠削峰填谷、平衡間歇式能源波動和提供輔助服務，有利于豐富電網調度運行的調節手段，已成為國內外關注的熱點。

1.研究背景

作為發電調度的補充，柔性負荷調度能夠削峰填谷、平衡間歇式能源波動和提供輔助服務，有利于豐富電網調度運行的調節手段，已成為國內外關注的熱點?！叭嵝载摵伞笨啥x為用電量在指定區間內變化或在不同時段間轉移的負荷，包含具備需求彈性的可調節負荷或可轉移負荷，具備雙向調節能力的電動汽車、儲能、蓄能，以及分布式電源、微網等。傳統發電調度中，機組需按照調控指令完全響應，而柔性負荷調度在滿足電網調度指令需求的同時還需盡量減少對用戶正常用電的影響。柔性負荷調度在電力市場發展較為成熟的歐美國家表現為需求響應，重視對電力用戶的引導和用戶的參與滿意度。中國目前處于市場發展的初級階段，還缺乏完整的市場運營規則和電價形成機制，尚不能通過經濟手段及時有效地調節市場供需，負荷調度更多表現為以分時電價和有序用電為代表的需求側管理，強調集中調度體制下電網的安全性。

2.負荷調度研究回顧

近年來，國內外專家學者在柔性負荷響應潛力、調度模式、響應行為建模和調度架構等方面開展了大量研究工作。

負荷響應潛力評估的主要步驟包括確定研究對象和需求響應項目類型、負荷用電特性分析、分類需求響應項目參與率辨識、價格彈性計算和響應潛力評估，重點在于細分用戶群的價格彈性計算方法。負荷響應潛力與電網運行工況、外界環境變化、用戶用電消費心理、響應前用戶用電狀態等因素密切相關，目前針對負荷在某一具體運行工況下的響應潛力評估研究還較為少見。

負荷調度模式研究聚焦電價機制、合約機制、需求側競價以及有序用電等方面。電力公司通過制定合理的電價能夠引導多數柔性負荷，但難以對其進行精確調度；基于合約機制的負荷調度可靠性高，可直接參與調度計劃編制；需求側競價賦予電力負荷與發電商平等競價的權利，但對市場發展程度要求較高；國內普遍采用的有序用電模式有利于保障電網安全運行，但對用戶利益還缺乏充分的考慮?？偟膩碚f，負荷自主響應行為不確定性、不同時間尺度柔性負荷協調調度以及多類型柔性負荷的分解協調問題還需要進一步開展研究。

在負荷響應行為建模方面，響應模型應能夠計及電價、激勵、消費者心理、用戶滿意度等因素對用戶響應行為的影響，方便獲取響應行為的時序特征。從電網優化調度角度，電網公司需根據合同約定的激勵費率或電力市場的出清價格對參與調度的柔性負荷進行補償，涉及發用電調度成本、用戶參與滿意度、電網安全約束等，通常在優化模型中將負荷響應量作為決策變量。

負荷調度架構包括集中式、分布式和基于負荷聚合商的分層架構。集中式架構由電網調度中心直接給每個負荷發布調控命令，這在實際電網調度中是不可行的。分布式架構具有投資小、通信和控制靈活等優點，但完全分散的分布式架構面臨過度控制或控制量不足的問題，難以實現系統級控制目標?；谪摵删酆仙痰姆謱诱{度架構同時具備集中式架構的整體協調能力和分布式架構的分散自治靈活性，特別適合于居民、商業等中小負荷參與調度運行。

目前柔性負荷調度模式和控制策略研究中尚存在以下幾點比較突出的問題。

1) 在負荷自主響應行為不確定性方面還需要進一步深化研究, 特別是大量柔性負荷基于電價的聚合響應的不確定性對電網調度的影響, 計及不確定性后柔性負荷調度如何與常規發電調度相配合。

2) 傳統發電調度包括日前、日內和實時調度計劃和AGC控制等多個時間尺度, 柔性負荷如何從預測誤差、響應特性、調節能力、調節范圍、調度成本等角度協調參與不同時間尺度的調度還有待進一步分析和研究。

3) 未深入探討不同類型柔性負荷的分解協調問題。柔性負荷類型多, 既有接入110kV以上電壓等級的大用戶, 也有數量多、分布廣、響應特性各異的中小負荷, 在區域電力系統調度層面, 往往只能給出參與調度的配電網、專變用戶、大用戶、負荷聚合商的調度計劃、備用容量安排, 尚不能將其分解到每一個負荷上。

4) 研究成果集中于維持系統有功平衡方面, 對柔性負荷作為控制手段支撐系統安全可靠運行方面的研究還十分有限。

3.進一步研究方向

1) 柔性負荷綜合響應建模技術。電網調度更為關心的是以配電網、專變用戶、負荷聚合商為單位的整體負荷的綜合響應潛力, 如何建立合理有效的柔性負荷多形態多響應綜合預測模型是柔性負荷調度技術推廣的基礎。

2) 多時間尺度互動交易模式設計。合理的互動交易模式是影響柔性負荷參與電網調度可操作性、運轉效率和效益的關鍵因素, 在中長期時間尺度無法知曉電網的確切運行狀態, 互動機制設計應當以價格引導作用為主; 短期及實時時間尺度電網運行狀態已能夠準確獲知, 不確定因素較少, 可制定更加精細化的互動交易機制。

3) 多時間尺度負荷協調控制技術。由于間歇式能源以及負荷響應的不確定性, 有必要在日內、實時時間尺度上根據滾動刷新的負荷和風電預測數據進行日前計劃的滾動修正, 這是柔性負荷調度技術研究的重點。

4) 集中式和分布式協調控制技術。柔性負荷多以配電網、專變用戶、負荷聚合商等分布式調度單元出現, 如何實現控制單元分布自治與電網調度中心整體決策的協調是關鍵, 包括分布式控制單元的在線動態等效建模與參數擬合技術、快速分布式計算技術、分布式控制單元與調度中心協調優化決策技術。

5) 互動效益評估技術。需從時間、空間、考核對象等多層次對評估指標進行分解, 從響應特性、響應過程、響應效果、響應履約度等方面構建多維度量化指標, 最終形成適合于負荷調度的綜合評估指標體系。

4.結語

柔性負荷調度改變了傳統電網“發電跟蹤負荷變化”的運行模式, 通過引導柔性負荷主動參與電網調度運行, 可有效改善電力系統調節能力不足, 提高電網運行的安全性和經濟性。考慮中國電價政策、營銷模式、發展需求等現狀, 以下幾點建議與設想供討論。

1)從安全經濟、節能減排等角度對電力公司和電力用戶加強引導, 認識到柔性負荷能夠和發電機組一樣參與電網的調度運行并具有充分的優越性。

2)根據區域發電資源稟賦和柔性負荷構成制定合理的調度模式。在棄風、棄光現象嚴重而高耗能負荷容量大的區域, 可采用動態電價、簽訂合約等方式引導高耗能負荷消納可再生能源; 在大中型商業、公共設施以及居民負荷比重較高的區域, 采用尖峰電價、可中斷負荷等機制以實現削峰填谷。

3)盡快完善柔性負荷參與電網調度的激勵補償機制, 建設柔性負荷調度示范工程。