可中斷負荷參與系統(tǒng)備用的優(yōu)化.pdf

1、隨著需求側的逐步放開，可中斷負荷(interruptible load——IL)作為一種有效的電力資源，在調峰和降低阻塞等方面越來越被關注。IL是保證電力市場高效穩(wěn)定運營與電力系統(tǒng)安全經濟運行的重要措施，迫切需要有關IL方面的理論與研究成果來給予支撐，進而保證電力市場與電力系統(tǒng)的安全及協(xié)調發(fā)展。 市場環(huán)境下的容量事故具有高度的不確定性和嚴重的后果，故系統(tǒng)備用容量的合理配置問題受到廣泛關注。為了提高發(fā)電容量充裕度，既可購買發(fā)電側備

2、用容量(reserve capacity of supply side--RCGS)，也可購買需求側IL的可中斷權。作為緊急備用容量資源，特別是應對小概率高風險的容量事故，IL參與備用服務市場的意義非常重大。 為了激勵IL參與系統(tǒng)容量備用的積極性，普遍采用的補償方式有停電前折價(簡稱低電價)和停電后高賠償(簡稱高賠償)。低電價可中斷負荷(interruptible load with low price——ILL)是在事故前通過

3、電價打折來換取負荷的可中斷權，高賠償可中斷負荷(interruptible load with high compensation——ILH)則是在事故發(fā)生且中斷措施實施后才進行賠償。ILH方式在平時并不需要為IL的可中斷權付費，故應對小概率高風險的容量事件比較經濟，但對于概率較大的容量事件則賠償風險也較高。ILL方式的經濟特性則恰恰與之相反。顯然，為了應對多種可能的容量事件，兩種經濟特性之間的互補性就非常可貴。與電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的預防控

4、制與緊急控制之間的互補性類似，在容量事故前付出較小電費損失的ILL，方式和僅在事故后付出較大賠償風險的ILH方式之間可以通過風險管理進行協(xié)調，從而比單純采用ILL方式或ILH方式要經濟得多。然而，對這兩種補償方式的研究一直被長期割裂。 電力系統(tǒng)可靠性包括安全性與充裕性兩個方面。其中發(fā)電容量充裕性(generation capacityadequacy——GCA)反映在系統(tǒng)的備用容量上，應該協(xié)調不同時間尺度(實時運行、日運行、長期

5、)、不同響應速度(旋轉、熱、冷)、不同地域、不同物理量(有功、無功)、RCGS和IL的各類備用容量。輸電穩(wěn)定性和充裕性反映在電力系統(tǒng)的各種穩(wěn)定裕度上，應該協(xié)調預防控制、緊急控制和校正控制。 市場環(huán)境下，GCA的動態(tài)行為更加復雜。GCA過低時系統(tǒng)可靠性不夠，過高又降低經濟性。類似于輸電充裕性的預防控制和緊急控制的協(xié)調，對于GCA也有許多值得研究的問題。包括：①從物理層面揭示各種控制規(guī)律的實施時機及內在機理；②充分利用需求側IL容量

6、，實施多渠道控制；③定量評估GCA的各種控制方案；④利用各種備用手段不同的互補特性加以協(xié)調；⑤量化削峰容量對電量市場及備用市場內部優(yōu)化的影響；⑥應用風險理論優(yōu)化GCA水平。然而，在GCA的研究中，需求側管理及需求側備用市場通常是與發(fā)電側備用市場孤立的。 針對上述課題背景與理論需要，本論文研究了IL參與系統(tǒng)備用的優(yōu)化，主要工作集中在以下幾個方面： 1．將IL的市場引導方式分為兩類，即用戶接受停電概率換取的折扣電價補償與在實

7、際停電后按合約賠償。兩者都在容量事故發(fā)生后實施負荷的中斷，但前者對應于日常的低代價，且像支付發(fā)電側備用的容量費那樣，與停電是否實際發(fā)生無關；而后者則對應于小概率的高代價，且像支付發(fā)電側備用的電最費那樣，只有在實際停電后才支付。兩者的經濟特性不同，故具有協(xié)調空間。 2．從IL參與系統(tǒng)備用的角度出發(fā)，分析了IL在保證電力系統(tǒng)充裕運行與電力市場經濟穩(wěn)定性等方面的作用，評述了現(xiàn)有的經濟補償方法及模型，討論了IL在整個備用市場中的地位。

8、 3．在對確定性與概率兩種備用容量決策方法進行介紹的基礎上，強調應引入風險觀點來配置備用容量。從應對系統(tǒng)可能出現(xiàn)的各種功率缺額問題角度，將RCGS與IL容量作為系統(tǒng)備用容量，建立了市場環(huán)境下系統(tǒng)備用容量體系。 4．指出RCGS和IL(ILL、ILH)各類備用容量，以及各種GCA控制(預防控制、事故后控制)之間的不同技術與經濟特性，以及它們之間的協(xié)調有利于提高備用補償與GCA控制方案的經濟性。強調以量化指標統(tǒng)一反映系統(tǒng)備用的

9、充裕水平與風險代價，兼顧發(fā)電備用的經濟性和可靠性?；陲L險觀點，提出了ILL與ILH 市場、IL與RCGS 市場等多市場協(xié)調優(yōu)化問題，以及GCA預防控制與事故后控制(緊急控制與校正控制)的混合優(yōu)化問題。 5．建議對IL市場采用和RCGS市場類似的市場競價規(guī)則，并設立若干不同等級的供電可靠性，分別競價。建立了ILL與ILH市場競價模型并仿真，指出了協(xié)調不同競價周期與補償方式的IL市場(如目前ILL，和小時前ILH市場)以及RCGS

10、市場，有利于實現(xiàn)動態(tài)補償。 6．參照發(fā)電側，運用蒙特卡羅仿真對需求側IL最優(yōu)報價策略進行了研究。 7．按對用戶的補償方式，將IL分為停電前低電價補償方式和停電后高賠償方式兩類。迄今為止，對低電價IL與高賠償IL的研究一直是孤立的。為有效遏制用戶側的市場力，提高備用容量和穩(wěn)定控制的經濟性，應充分利用這兩種方式的不同經濟特性及其互補性。為此，從風險管理觀點提出其協(xié)調模型和優(yōu)化算法，使對低電價IL的確定性補償與對高賠償IL的風

11、險補償之和最小。其中暫不涉及與發(fā)電側備用市場的協(xié)調。仿真驗證該模型的合理性和算法的有效性。 8．在發(fā)電容量充裕性的研究中，需求側管理及需求側備用市場通常是與發(fā)電側備用市場孤立的。為改進發(fā)電容量充裕性控制，在低電價可中斷負荷和高賠償可中斷負荷協(xié)調控制的基礎上，將實施分時電價(time-of-use power price——TOU)作為預防控制，將調用發(fā)電側備用容量、中斷需求側低電價與高賠償可中斷負荷容量作為事故后控制?；谄洳煌?/p>