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隨著分布式能源（Distributed Energy Resources, DERs）在配電網(wǎng)滲透率的不斷提高以及電力市場改革售電側(cè)的放開，電力系統(tǒng)運(yùn)行方式從傳統(tǒng)的電源追蹤負(fù)荷轉(zhuǎn)變?yōu)樵?網(wǎng)-荷-儲互動協(xié)調(diào)運(yùn)行方式，使能源供應(yīng)向著清潔、低碳、分布式方向轉(zhuǎn)型。

但由于高比例的DERs具有間歇性、不確定性以及傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組占比的逐步降低造成系統(tǒng)中可提供的靈活性資源容量受到限制，由此使得系統(tǒng)在局部時段的靈活性嚴(yán)重不足，進(jìn)一步導(dǎo)致其對靈活性需求的大幅度提升。因此目前需要充分發(fā)揮其他資源靈活性潛力，實(shí)現(xiàn)多時間尺度的靈活性平衡。

針對上述問題，需求側(cè)資源，包括電動汽車（Electric Vehicle, EV）、儲能設(shè)施（Energy Storage System, ESS）、熱泵、溫控負(fù)荷（Temperature Control Loads, TCLs）等在技術(shù)可靠性以及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性上可以代替發(fā)電側(cè)提供靈活性平衡，給用戶和電網(wǎng)帶來經(jīng)濟(jì)收益。

但需求側(cè)資源由于分散于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)底層導(dǎo)致其對市場的電價(jià)信號相對“絕緣”、參與優(yōu)化調(diào)度能力明顯不足，同時具有容量小、規(guī)模大、種類繁多等特點(diǎn)。因此要想充分發(fā)揮這些資源的靈活性就必須進(jìn)行整合與量化。目前，整合手段主要分為直接控制策略和間接控制策略。其中前者以微電網(wǎng)、虛擬電廠、負(fù)荷聚集商（aggregator）作為整合主體參與批發(fā)市場，并在市場出清后分?jǐn)偸找妫缓笳邉t引入市場競爭，一般通過交互平臺以價(jià)格或智能合約作為信號激勵用戶，把靈活性以商品的形式整合到市場運(yùn)行當(dāng)中。

然而，DERs的規(guī)模不斷擴(kuò)大造成對基于常規(guī)的量化模型的整合單元在進(jìn)行優(yōu)化求解時出現(xiàn)“維數(shù)災(zāi)”問題，進(jìn)一步增加了計(jì)算成本。如何整合、量化分散的需求側(cè)資源靈活性是市場運(yùn)營商在優(yōu)化求解時面臨的重要挑戰(zhàn)。

新能源電力系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員，以集群EV與TCLs作為需求側(cè)資源中儲能單元與似儲能單元的典型資源，綜合考慮其物理特性、自然與人為影響因素，建立通用VB模型用于表征其靈活性。基于此，提出應(yīng)用于交互平臺的日前優(yōu)化調(diào)度模型，以評估資源靈活性參與日前能量與輔助服務(wù)市場的經(jīng)濟(jì)收益與制定調(diào)度計(jì)劃。

研究人員通過算例對比分析驗(yàn)證了通用VB模型的有效性，并結(jié)合算例結(jié)果與運(yùn)行模式從信息安全和運(yùn)算效率上說明了提出模型的優(yōu)越性。

圖1 HVAC的VB建模原理

圖2 基于交互平臺的市場運(yùn)行框架

圖3 可參與調(diào)頻的上下調(diào)節(jié)備用容量分布情況

他們分析得到以下結(jié)論：

1）基于通用VB模型刻畫的需求側(cè)資源的靈活性可用于制訂日前調(diào)度計(jì)劃及旋轉(zhuǎn)備用容量計(jì)劃，并給出實(shí)時調(diào)頻輔助服務(wù)的備用容量的時域分布與裕度。

2）分別通過與常規(guī)的EV、HVAC模型對比，證實(shí)了通用VB模型應(yīng)用于優(yōu)化調(diào)度中的有效性。從交互平臺的調(diào)度結(jié)果來看整合的DERs具有很強(qiáng)的調(diào)度靈活性，其在多時間尺度上提供備用容量進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)一步降低了交互平臺的調(diào)度成本。

3）從優(yōu)越性角度分析，VB模型的整合變量大幅度減少了決策變量數(shù)，改善了目前存在的運(yùn)算效率問題；在售電側(cè)放開的電改背景下，以一套標(biāo)準(zhǔn)的電池參數(shù)形式用于表征集群靈活性資源信息方面與以往調(diào)度過程中需獲取全部調(diào)度信息相比，降低了信息暴露的風(fēng)險(xiǎn)。

4）與HVAC相比，相同規(guī)模的EV具有更強(qiáng)的調(diào)度靈活性。此外，雖然增大死區(qū)寬度會擴(kuò)大HVAC通用VB模型的電能上、下限，但從結(jié)果來看死區(qū)范圍不斷擴(kuò)大會導(dǎo)致降低VB模型對電價(jià)的響應(yīng)能力。

在計(jì)及EV充放電效率時的實(shí)際功率與電網(wǎng)調(diào)度功率并不相同。對于相同效率參數(shù)的集群EV，所提出的VB通用模型仍然可以準(zhǔn)確地表征其功率可行域，但對于效率參數(shù)不同的集群EV，基于VB模型的優(yōu)化問題求解結(jié)果存在誤差，具有局限性。

此外，需求側(cè)資源的靈活性具有物理、時間、價(jià)值等多維屬性，同時受人為、環(huán)境、設(shè)備特性等多重影響，因此通用VB建模仍然需要進(jìn)一步研究：①資源帶來的不確定性問題不可忽視，應(yīng)考慮隨機(jī)優(yōu)化、魯棒優(yōu)化或結(jié)合數(shù)據(jù)驅(qū)動進(jìn)行建模；②應(yīng)將VB模型與潮流、安全約束等系統(tǒng)運(yùn)行條件以及市場運(yùn)行機(jī)制納入多主體協(xié)調(diào)運(yùn)行的優(yōu)化調(diào)度策略；③從穩(wěn)定性、可靠性、安全性及經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，需求側(cè)資源整合成的VB模型可用于規(guī)劃問題中實(shí)現(xiàn)選址定容。

以上研究成果發(fā)表在2020年第9期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“需求側(cè)資源靈活性刻畫及其在日前優(yōu)化調(diào)度中的應(yīng)用”，作者為吳界辰、艾欣、胡俊杰。