新能源电力系统的需求侧资源利用关键技术分析

新能源电力系统的需求侧资源利用关键技术分析

陈荫春

海南电网有限责任公司儋州供电局海南儋州571700

摘要：随着我国新能源技术的快速发展，在电力行业中起到关键的作用。本文简要介绍了需求侧资源利用面临的新形势；开展了基于新能源下全新电力平台需求侧资源整合与调度的关键技术。最后分析基于新能源下需求侧资源分配的智慧用电管理分析。

关键词：电力；资源；电量

引言

随着全球气候问题日益凸显，世界主要国家积极推进碳中和。加快发展非化石能源，尤其是风电、太阳能发电等新能源，是推动能源低碳转型的关键。2021年3月，中央财经委员会第九次会议提出构建以新能源为主体的新型电力系统。新型电力系统中电源结构、用电结构和系统生态将发生深刻变化，仅依靠电源侧的调节能力已经难以保障新型电力系统的电力可靠供应和安全稳定运行，并且成本高昂。相比之下，需求侧的解决方案则通常规模较小，且选择更加多元化，推动电力系统由“源随荷动”向“源荷互动”转变，充分发挥需求侧资源在以新能源为主体的新型电力系统中的作用十分迫切和必要。

1需求侧资源利用面临的新形势

从需求侧资源利用的发展历程来看，需求侧资源利用方式主要包括有序用电、能效管理、需求响应、精准实时负荷控制等。有序用电是指在电力供应不足、突发事件等情况下，通过行政措施、经济手段、技术方法，依法控制部分用电需求，维护供用电秩序平稳的管理工作。能效管理是指采取技术和管理措施，在用电环节制止浪费、降低电耗、实现电力电量节约的需求侧资源利用方式。需求响应是指电力用户根据价格信号或激励措施，改变用电行为的需求侧资源利用方式。精准实时负荷控制是指由电网运行机构精准实时控制可快速响应的柔性负荷的需求侧资源利用方式。随着中国电力市场改革的推进以及数字化技术应用，需求侧资源在新型电力系统中的价值日益凸显。中国2021年1月出现寒潮期间，在统筹全网支援能力、本地可用机组已全开满发情况下，需求侧资源在电网中发挥的作用不可或缺。未来，在继续做好发电侧与电网侧资源优化利用的同时，将需求侧资源纳入电网规划与运行管理，发挥需求侧资源的灵活调节作用将成为保障新型电力系统电力可靠、稳定和低成本供应的关键手段。

2基于新能源下全新电力平台需求侧资源整合与调度的关键技术

2.1系统安防技术

当有较多新能源连接电力系统时，电力平台运行方式会更为复杂，相应产生多样性、不确定的系统故障问题，对电力平台形成的攻击力更强。初期的系统防御技术，应对各类安全问题的灵活性不强，难以及时消除各类故障问题，由此降低了电网运行的平稳性。在电网运行期间，融合安防技术。电力平台获取需求侧资源时，尝试在需求侧、能源等多个层面位置，逐一落实系统控制，给出相应的、可用的安防策略，稳步提升电网系统的故障处理能力。

2.2多层次、多主体的源网荷储协同调度技术

以平常资源形式，在电网调度平台内，连接需求侧资源，保持源网荷储各系统处于协同运行、有序调度的状态，以此最大程度地展现需求侧资源的重要性。对源网荷储各个平台，进行系统协同管理，选用合理的调度技术，尝试从多层面、各系统视角，全面进行协调优化处理。在较大区域内，针对负荷数据，进行精准调节，保持电力系统处于安全、平稳的运行状态。以多条安全约束规则为前提，进行负荷调整、系统优化的处理。各类系统优化、负荷调整的技术，均是保证电力平台有序运行的关键技术。

2.3大基数通信交互技术

在需求侧获得资源类型、资源量逐渐增加的情况下，电力平台应对各类场景的需求响应方式，具有复杂性、信息交互性、可调节性的特点。电力需求的检测技术、识别系统、调度技术，在技术先进性、平台智慧性各方面，均有增强，逐渐开发出技术层级多、技术整合量大、参与主体多等管理系统。需求侧层面，针对资源利用，给出的利用措施相应增多，相应提高了协调管控的困难性。为此，需要创建电网、资源需求两者之间的互操作体系，添加相应的规则与协议，保证协议内容能够支持复杂业务有序进行。针对需求侧资源的运用，尝试从应用场景入手，从不同视角梳理通信质量的规范，给出相应的通信服务，配合必要的通信控制方案，优化各类控制方案。各类新能源连接，交互的需求下，电力平台调度管理者应高度关注电网安全问题，在身份认证、风险隔离等方面，逐一给出安全防护。

3基于新能源下需求侧资源分配的智慧用电管理分析

3.1用电资源管理概况

以某零部件生产为例，从晴天、阴天两个气象条件入手，分析需求侧电力情况，给出相应的智慧管理方案。每日24h，每半个小时划定一个时间单元，合计48h。0.5h内各类生产任务，零部件的生产个数，取整数，以此规避生产线多次运行、频繁关闭的运行问题。假设电力单位使用分时段的方式，进行电价设计，促使工业用户成为DR计划的成员，新能源供电均采取固定电价。综合考量智慧用电管理的各类因素，将其管理结果，对比新能源发电的相关数据。而新能源发电，在一定程度上会受到气象因素的干扰，主要体现在如下四类场景。其一，参与DR计划，阴天时新能源供电量较少。其二，未参与DR计划，阴天时未连接新能源供电资源。其三，参与DR计划，晴天新能源供电量较多。其四，未参与DR计划，晴天时适当调度新能源电量。

3.2各场景用电调度分析

各个用电场景中，有两个场景中，用户参与了DR计划，对各时段电价给出了相应策略，此时可使用智慧方法，进行电力优化，调度相应的电力资源。运行线上平台，进行智慧调度处理，场景一的资源调度时间T值为1.93s、场景三的资源方案优化用时T值为63.76s。采取此种数值分析方法，再次获取初期场景、未参与DR计划的优化时间。在初始用电场景、两个未参与DR计划的场景中，形成的用电计划，不会受到电价信号变化的干扰。此三种用电场景，运行的各类零部件生产设施，在“生产成本”、“温控成本”两个方面，资金需求量具有一致性。在使用新能源后，场景二、场景四的供电成本变化较大。主要是在日间6点至晚间18点的时段内，新能源补充了一定电力资源，由此降低了购电量，相应减少了用电支出。晴天相比阴天的新能源供应量更高，场景4实际买入的电量更少。场景1、场景3并未参与DR计划，对其进行智慧资源分配、调度优化各项处理时，管理平台会参照电价信号的实际情况，设定最小用电成本为控制方向，对案例组织零部件各个生产环节，从生产设施、温控设备两个方面，综合开展用电优化、电力资源调度分析。在上午9点半开始，有持续90min的高电价时段，下午19点，有持续60min的高电价时段，有效控制此两个时段的用电量，以此达到用电优化的效果。在生产约束条件下，将高电价时段的设备运行，调整至低电价时段。从电力资源调度整体效果来看，场景1调整用电设施运行时间后，可有效减少9.12%的用电支出，相比场景3的优化效果更好。

结束语

综上所述，以用电成本最优方案为目标，创建智慧用电的调度管理模型。经过算例分析发现，此智慧用电调度方案，可适用于工业生产需求侧，符合其各时段的用电调整需求。在电价信号主导的条件下，灵活调整不同类型用电设施的运行量，以此控制用电支出，加强系统负荷的优化性，综合改善电力平台的整体运行能力，提高资源利用的效果，尽可能地获取电力资源调度管理收益。

参考文献

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