魏務(wù)卿　雷敏　莫霜葉

摘 要：需求響應(yīng)作為一種高效、經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)用戶負(fù)荷措施，已被多個國家采用，各國學(xué)者大部分從經(jīng)濟(jì)角度分析需求響應(yīng)項目決策與收益風(fēng)險的評估，很少有從可靠性角度分析需求響應(yīng)對系統(tǒng)帶來的影響，尤其是從可靠性角度分析風(fēng)險變化。本文從可靠性角度出發(fā)，提出了需求響應(yīng)分時電價下負(fù)荷模型與配電網(wǎng)需求響應(yīng)下的可靠性指標(biāo)計算流程，同時對需求響應(yīng)可靠性與風(fēng)險之間進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：需求響應(yīng) 可靠性指標(biāo) 風(fēng)險評估

中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（c）-0040-02

隨著電力市場的開放與發(fā)展，用戶參與智能配電網(wǎng)負(fù)荷之間的互動變得尤為重要。而需求響應(yīng)作為一種重要的調(diào)節(jié)用戶負(fù)荷手段，能夠降低峰時需求，提高配電網(wǎng)的可靠性、降低風(fēng)險而被廣泛采用。

需求響應(yīng)一般是通過電價或激勵措施對用戶施加影響，從而達(dá)到改變其負(fù)荷使用模式的目的，減少在高峰時刻用電量，使其在平、谷時段用電，降低峰谷差，從而提高系統(tǒng)的可靠性、減少風(fēng)險。一般電價模式有分時電價、尖峰電價、實時電價等，激勵措施包含直接負(fù)荷控制、可中斷負(fù)荷與需求側(cè)競價計劃。在實施過程中，電網(wǎng)公司需要將操作的信息發(fā)送給用戶，保持雙方信息交流，而智能配電網(wǎng)能夠通過其需求側(cè)管理系統(tǒng)滿足需求響應(yīng)實施的條件。

美國是最早實施需求響應(yīng)的國家，為應(yīng)對20世紀(jì)70年代能源危機，開展了對需求負(fù)荷控制的研究。依靠智能電網(wǎng)與電力市場的不斷完善，在2013年其需求響應(yīng)資源達(dá)到了峰時負(fù)荷的7.2%。我國江蘇、河北、福建、上海、浙江等省份也早在2004年開展了可中斷負(fù)荷的研究，并一直推廣實施對電能有效利用措施。目前對需求響應(yīng)的研究主要集中在項目制定上，而其在實施過程中對系統(tǒng)可靠性的影響的研究不多，而從可靠性角度出發(fā)研究其風(fēng)險值的還很少。

1 需求響應(yīng)配電網(wǎng)的可靠性計算

需求響應(yīng)基于電價的措施中，分時電價最為普遍。通過對峰、谷、平時段的劃分，制定各個區(qū)間的電價，以此達(dá)到調(diào)節(jié)用戶用電的目的。而對于配電網(wǎng)而言，衡量其可靠性水平的高低主要通過一系列指標(biāo)大小來反映。因此，需求響應(yīng)配電網(wǎng)的可靠性模型需建立負(fù)荷與可靠性指標(biāo)對應(yīng)模型。

基于電價的需求響應(yīng)是通過電價調(diào)整用戶負(fù)荷，在時段劃分、電價制定結(jié)束后，一般通過價格彈性矩陣來描述電價與用戶負(fù)荷變化關(guān)系，其表達(dá)式如下：

（1）

式（1）中，E為彈性系數(shù)，q為用戶負(fù)荷，ρ為當(dāng)前的電價；ρ0表示初始電價；q0為未采用需求響應(yīng)措施前的負(fù)荷。

通過時段劃分結(jié)果，可以建立一天24h的價格彈性系數(shù)矩陣。

（2）

在得到24h的價格彈性后，采用需求響應(yīng)措施后的負(fù)荷可以通過下式求得：

（3）

在求得需求響應(yīng)負(fù)荷后，通過分析計算原負(fù)荷情況下配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)與需求響應(yīng)負(fù)荷帶來的可靠性指標(biāo)變化，定量研究需求響應(yīng)對配電網(wǎng)可靠性的影響。蒙特卡洛模擬法具有計算快速的優(yōu)點，因此被用來計算配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)。

一般的配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)分為三類，分別為頻率指標(biāo)、概率指標(biāo)、電力電量指標(biāo)，其中頻率指標(biāo)有SAIFI系統(tǒng)平均中斷頻率、CAIFI用戶平均中斷頻率。概率指標(biāo)有SAIDI系統(tǒng)平均中斷時間、CAIDI用戶平均中斷時間。電力電量指標(biāo)有：ENS電量不足期望、LOLP電力電量不足概率等。其在需求響應(yīng)條件下的計算流程如圖1所示。

2 可靠性與風(fēng)險關(guān)系

電網(wǎng)風(fēng)險一般是描述系統(tǒng)在正常運行時面臨一定概率下可能發(fā)生事故中所受到的影響，一般是通過求其帶來的損失描述其風(fēng)險大小，因此可以通過求其故障概率下的損失評估風(fēng)險大小。從可靠性角度來看，一般可靠性越高的系統(tǒng)，其故障概率較低因此風(fēng)險越小。

在用電高峰時，負(fù)荷裕度減少，系統(tǒng)可靠性降低，而在使用的過程中若發(fā)生故障相比低負(fù)荷狀態(tài)則會造成更大損失，因此需求響應(yīng)不僅能夠增加系統(tǒng)可靠性的同時還能夠降低風(fēng)險。

在從可靠性角度分析其風(fēng)險時，需要從多個可靠性指標(biāo)角度分析，頻率指標(biāo)會反映風(fēng)險中不確定事件的概率，概率指標(biāo)與電力電量指標(biāo)則會反映到事故每一次的損失大小。因此，在構(gòu)建風(fēng)險指標(biāo)數(shù)學(xué)模型時，可以充分考慮不同類型可靠性指標(biāo)對風(fēng)險的影響，如下式：

（4）

先通過計算可靠性指標(biāo)如SAIFI、SAIDI、CAIDI等，然后通過式（4）對風(fēng)險進(jìn)行分析，得到需求響應(yīng)負(fù)荷下大的可靠性指標(biāo)。最后，通過可靠性指標(biāo)，分析其與原負(fù)荷下的風(fēng)險水平。

3 結(jié)語

本文利用價格彈性矩陣推導(dǎo)了需求響應(yīng)分時電價下的負(fù)荷模型，并以此為依據(jù)，采用蒙特卡洛方法對配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)進(jìn)行計算，介紹了不同類型指標(biāo)對可靠性的影響，并從配電網(wǎng)運行可靠性角度探討了其風(fēng)險與可靠性指標(biāo)的聯(lián)系，建立了從可靠性角度分析的風(fēng)險指標(biāo)評估概念。

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