利用用户侧资源提升电网规划运行效率的方法

利用用户侧资源提升电网规划运行效率的方法

单增宇

国网内蒙古东部电力有限公司赤峰供电公司 内蒙古赤峰 024000

摘要：随着清洁能源的发展、电网结构的演变和电力负荷的增加，仅依靠供电侧的扩建规划和优化调度会影响电网规划和运行的效率，迫切需要挖掘用户侧资源的可用潜力，提高电网规划和运行的效率。根据用户侧资源利用潜力的分类和评价，提出了一种考虑用户侧资源的电力系统柔性协调优化规划方法。该方法以全社会综合经济成本最小为目标，确定各类用户侧资源的改造规模、灵活供电及其配套电网建设能力，能够提高电网规划和运行效率。对某省级电网的实证分析表明，该方法是可行和实用的。

关键词:用户端资源；利用潜力；源网络交互；协调优化；电网运行效率

1用户侧资源利用潜力评估

本文采用自下而上的分析方法来评价用户侧资源的利用潜力，包括用户侧资源类型的分类、可用比例的评价和可用规模的计算[16]。

1.1类型分类

具体的终端使用使不同用电设备的物理特性和运行方式不同，进而决定其是否能参与用户端资源利用以及参与利用的意愿和能力。因此，为了实现对用户侧资源利用潜力的精细化评价，根据典型的电气设备，将用户侧资源分为八类:空调负荷(可细分为中央空调和住宅空调)、电动汽车、用户侧储能、工业生产(可细分为大型工业生产和小型工业生产)、自备电厂、冷热电联供、蓄电和冰蓄冷。

1.2可用性比率评估

基于我国电网的运行特点和安全运行，用户侧资源利用主要涵盖三种场景:电量平衡、调峰平衡和事故支持。在功率平衡场景下，用户端资源以峰值需求响应，提高夏季高温天气或冬季极寒天气等其他峰值用电的负荷水平，减少电网的供需情况和重负荷情况；在调峰平衡的情景下，火电机组在低谷负荷时的调峰压力通过填谷需求的响应得到缓解[18]，促进了清洁能源的消耗；在事故支持场景下，通过准确、实时的减载做出应急能力响应，确保电网安全稳定运行。因此，对于每种类型的用户侧资源，峰值需求响应、填谷需求响应和准确的实时减载潜力应分别评估。

本文用利用率来描述不同类型资源的电力需求在参与利用过程中可以增加或减少的程度，用相对于其自身容量规模的比率来表示。可用比例的评价方法包括专家判断法、基准比较法和用户调查法。对于不同类型的用户侧资源，应根据实际利用率、设备物理特性和操作限制选择评估方法。对于有利用实例的资源类型，可以采用基准控制法，参考我国其他地区可用比例的研究成果；对于其他资源类型，可用比例可以通过理论分析确定。各种用户端资源的可用比例见表1。

表1各类用户端资源利用率

注意:-这意味着用户端资源不参与这种利用模式。

1.3可用规模的计算

基于各种用户侧资源的调峰需求响应、填谷需求响应和精确实时减载的可用比例，在已知资源规模的前提下，可以得到各种用户侧资源在功率平衡、调峰平衡和事故支持场景下的可用规模。

两个例子及分析

本文选取某省级电网的实际系统，目标年为2025年进行实证分析。为了验证本文方法的优越性，设计了两种模式，。单独构建灵活的电源，协调优化用户端资源和电源(此模式)。2025年不同类型用户端资源的容量规模见表2，不同类型用户端资源的改造成本见表3。约定的需求响应补贴成本为15000元/兆瓦，实时需求响应补贴成本为30000元/兆瓦，精确实时减载交互成本为100000元/兆瓦。

表22025年不同类型用户资源容量规模

表3不同类型用户端资源的重建成本

3.1系统条件

2025年，系统最大负荷为1.7亿千瓦，最小负荷为7732万千瓦，削峰、实时削峰、协议填谷、实时填谷和精确实时切负荷的要求分别为560万、140万、240万、60万千瓦和425万千瓦，用户端资源削峰、填谷需求响应和精确实时切负荷的可用规模分别为2267万

3.2结果分析

根据本文提出的协调优化模型，各种资源的利用规模见表4。即2025年仅建成86万千瓦柔性电源，剩余系统柔性需求优先由储能、工业生产、空调负荷三类用户端资源满足，用户端资源削峰响应700万千瓦，最大负荷降低4.1%，用户端资源填谷响应300万千瓦，最小负荷提高3.9%，负荷峰谷差降低8个百分点，将显著提高电力效率。一方面，用户侧的储能和工业生产既有调峰填谷需求响应，又有准确的实时切负荷潜力，空调负荷既有调峰又有切负荷潜力，这三类资源的改造可以同时满足系统功率平衡、调峰平衡和事故支持三类需求。另一方面，由于用户端的储能、工业生产和单位响应能力空调负荷的改造成本依次增加，系统会按照这个优先顺序对用户端的资源进行改造和利用。

2025年，用户端资源与电网协同优化模式总成本为210亿元，比单独建设柔性供电、配套电网模式少280亿元，如表5所示。如果忽视现有用户侧资源的潜在调整和支持能力，单纯依靠新建的灵活电源和电网来满足系统的短期灵活性和灵活性要求，将导致系统资源的冗余浪费和总成本的大幅增加。因此，用户侧资源与电网的协调优化模式充分发挥了源网负荷之间的相互能力，是一种更为经济的模式。

表42025年各类资源利用规模

表52025年不同模式相关成本对比分析

4结论

以智能化、交互式、柔性化和新一代电力系统的发展方向为指导，对用户侧资源的利用潜力进行分类和评价，综合考虑电力系统的柔性和弹性需求，提出一种考虑用户侧资源的电力系统柔性协调优化规划方法。实例结果表明，用户侧资源利用与源网络建设相结合是满足系统灵活性要求的更经济的方式。系统优先选择具有调峰、填谷需求响应和准确实时减载潜力的用户侧资源类型参与利用，并按照单位响应容量的改造成本由低到高依次调用。本文的研究成果可以为我国用户侧资源利用提供理论和方法支持。

参考文献

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［5］李琴，张惠芳，刘义，等．计及用户响应负荷颗粒度的精准切负荷控制方法［J］．电力建设，2019，40（12）：80-85．