分布式電源需求響應技術研究的國內外文獻綜述1.1分布式電源研究現狀隨著全球性的環(huán)境污染和燃料緊缺等問題的凸顯，人們開始逐漸重視風能、太陽能等無污染的可再生能源的研究[11]，世界各國普遍認識到新時代應大力開發(fā)風能、光能等新能源進行發(fā)電，在《巴黎協(xié)定》的共同目標下推動能源使用的低碳化。為擺脫傳統(tǒng)能源結構對化石能源的依賴，開發(fā)利用天然氣和非化石能源是目前實現能源結構轉型的主要研究方向[12]，使用風能、太陽能等可再生的清潔能源進行發(fā)電的分布式發(fā)電得到社會各界的青睞，新能源技術和電力電子技術的發(fā)展使分布式電源、智能控制設備大量接入配電網。目前以風能、太陽能等清潔能源構成的分布式電源已經成為智能電網居民側常見的分布式電源形式。上世紀九十年代以來，全球范圍內的光伏發(fā)電裝機容量不斷增長，平均年增長速度超過15%，到2019年為止，全世界光伏發(fā)電設備的裝機容量已達到580159MW，占發(fā)電裝機容量達到了22.87%，我國光伏發(fā)電的裝機容量為世界第一，高達205072MW。由于歐洲對分布式發(fā)電的研究非常重視,歐洲各國的新能源和可再生能源發(fā)電應用較為廣泛,大力發(fā)展微電網組網、分布式發(fā)電的控制和需求側管理等技術[13]。2019年，葡萄牙、芬蘭、德國和瑞典等國家的新能源消費在能源占比均已超過16%；荷蘭在聚特芬建立的BronsbergenHolidayPark項目采用集中控制方式對蓄電池進行智能充電和放電管理；德國的太陽能供電技術研究所(ISET)研發(fā)了融合模塊化和混合發(fā)電的供電技術。在可再生能源發(fā)電技術不斷擴大的同時，也逐漸暴露了風力發(fā)電和光伏發(fā)電本身的一些缺陷和問題[14]：（1）由于風力發(fā)電和太陽能發(fā)電具有間歇性、隨機性等不穩(wěn)定的特點,輸出功率波動較大，使得預測難度很大。具有不確定性的可再生能源分布式電源的出力不穩(wěn)定也給電網運行穩(wěn)定性帶來了的負面影響，因此分布式電源不允許大規(guī)模地直接接入電網并網運行，（2）風機工作時的轉化效率低，并且會產生較大的噪音，需要占據較大的空曠地，選址的局限性很大。（3）光伏發(fā)電的出力高峰期和用電高峰期通常是錯開的，光伏發(fā)電在下午1點將達到最大出力，而此時用電負荷大多不運行，用電需求較低，無法完全消耗光伏發(fā)電的電能。用戶用電負荷常常在晚上達到高峰，此時段光伏發(fā)電設備已經停止發(fā)電，會出現電力緊缺的問題。光伏發(fā)電峰值和用電需求峰值在時間上存在差異，導致了這種“棄光現象”。儲能系統(tǒng)具有靈活的能量吞吐功能，能夠很好地彌補風力發(fā)電、光伏發(fā)電具有波動性間歇性和隨機性的缺陷[15]，在發(fā)電高峰時段，發(fā)電量大于用電量，儲能設備將剩余的電能存儲起來；在用電高峰時段，儲能設備可以作為電源向用電負荷進行供電。儲能系統(tǒng)的應用，為風、光可再生能源發(fā)電技術提供了更廣闊的發(fā)展空間。由于以風能、太陽能作為能源的分布式電源出力不穩(wěn)定，通常需要進行出力預測，根據分布式電源的出力預測進行用電負荷的優(yōu)化調度，可以顯著提高分布式發(fā)電的電能使用效率[16]。光伏并網發(fā)電系統(tǒng)與蓄電池連接，儲能設備的源濾波功能可以保證不間斷發(fā)電[17]，但是目前儲能設備造價高、壽命短，應用比較有限，不含蓄電池的光伏發(fā)電系統(tǒng)是光伏發(fā)電站的常用結構。在光照強度、電池溫度等影響光伏出力的因素保持穩(wěn)定的情況下，如何盡可能發(fā)出更多電能是當前光伏發(fā)電的研究方向。目前常用的方法是最大功率點跟蹤技術（MaximumPowerPointTrackingTechnology,MPPT）。MPPT是一種能夠實時調節(jié)光伏組件輸出功率、使光伏組件保持在最大功率點工作的技術[19]。1.2需求響應研究現狀為了提高電網的經濟性、可靠性和提升用戶參與電力市場調控的積極性，電力系統(tǒng)的需求側響應的概念應運而生，需求側響應的產生是為了發(fā)揮需求側的用戶在電力市場的積極自主作用。需求側響應能夠根據電力市場供需雙方的電價和用能功率需求等信息進行居民實時用電行為的指導，平衡供電側和用電側兩者之間的供需關系，保證電網的穩(wěn)定可靠性運行。需求側響應是提高電力系統(tǒng)的資源利用率、維持電能供需平衡的重要手段[18]。對于電力系統(tǒng)需求響應，應使需求側的分布式電源等可調控資源與供應側的資源具有相同地位參與到電力系統(tǒng)的整體調控中去，從而可以有效地抑制住分布式電源的輸出不穩(wěn)定，能最大化地消除分布式電源功率波動現象對電網運行穩(wěn)定性帶來的負面影響。雙向交互技術和通信技術可使用戶參與到需求側響應項目中去，目前的需求響應機制主要分為價格型需求響應與激勵型需求響應兩種，可根據優(yōu)化目標選擇合適的需求響應機制制定優(yōu)化控制策略。近些年來，隨著需求側響應技術在國內外的微電網逐步應用，需求側響應可以與電網共同進行負荷調節(jié)，在進行負荷削峰填谷、提高經濟效益方面起到了重要作用。傳統(tǒng)的需求側響應技術難以滿足實時電價和分時電價隨時間變化的要求。隨著自動化技術的日漸成熟，未來需求側響應技術將會是完全自動化，使需求側自動響應技術應用于家庭能量管理領域成為了可能。隨著相關技術的發(fā)展，需求側響應從人工響應進行到半自動化響應，最終到實現完全自動化的響應[7]。國內外有很多專家學者對需求側響應進行了深入研究。文獻[20]基于澳大利亞的需求側響應實施情況，基于需求側響應建立了電價需求的模型，提供了不同電價下空調負荷的能源成本的優(yōu)化方法。文獻[21]介紹了一種考慮風電隨機性的需求側響應日前調度模型對不同時間尺度下的需求響應資源進行調度，通過一系列的優(yōu)化降低了風力發(fā)電系統(tǒng)的運行成本。文獻在光儲微電網基礎上引入需求側響應，以發(fā)電系統(tǒng)的運行成本最小作為優(yōu)化目標建立模型，使用粒子群算法進行求解，結果表明需求側響應的加入后可以減少配置發(fā)電系統(tǒng)中的儲能設備，從而提高光儲微電網系統(tǒng)的經濟效益。文獻REF_Ref40043691\r\h[22]采用了一種動態(tài)的能源管理框架，模擬了居民用戶的負荷需求，提供對實際可控資源的準確預估數據，得到包括電動汽車在內的可控負荷的經濟最優(yōu)，并且提出多分時電價和多尖峰電價等新型電價結構以應對居民需求的反彈高峰。國外對需求響應研究重點是圍繞電價的激勵機制和用電設備的具體運行問題[23]。國內對需求響應的研究重點則是在于穩(wěn)定性等性能的評價和電價定價決策等方面的問題。國內研究和建設智能電網的步伐比歐美發(fā)達國家稍晚，研究的重點主要包括智能電網的概念和網架結構、家庭能量的優(yōu)化調度算法等。而國內的研究則比較多的注重于智能小區(qū)的研究，研究的主要內容是詳細介紹智能小區(qū)的網架結構和所需的關鍵技術，還有使用新能源的分布式電源并網下的情況以及國內外的發(fā)展現狀等。參考文獻可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃[EB、OL].國家能源局(http:),2012-08-06.中國的能源政策(2012)白皮書[EB、OL].中華人民共和國中央人民政府(http:).2012-10-24.黎金鋒.計及戶用分布式光伏電站的智能家庭能效管理系統(tǒng)研究[D].上海交通大學,2015.張延宇,曾鵬,臧傳治.智能電網環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)研究綜述[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2014,42(18):144-154.RohHT,LeeJW.Residentialdemandresponseschedulingwithmulticlassappliancesinthesmartgrid[J].IEEETransactionsonSmartGrid,2015,7(1):94-104.康水華.基于智能用電的家庭能量管理控制策略研究[D].華東交通大學,2016.劉旭.基于需求側管理的家庭能源優(yōu)化控制的研究[D].燕山大學,2017.朱成章.美國加州電力危機和美加大停電對世界電力的影響[J].中國電力,2003,36(11):1-6.MuratoriM,RizzoniG.Residentialdemandresponse:Dynamicenergymanagementandtime-varyingelectricitypricing[J].IEEETransactionsonPowersystems,2015,31(2):1108-1117.NolanS,O’MalleyM.Challengesandbarrierstodemandresponsedeploymentandevaluation[J].AppliedEnergy,2015,152:1-10.張欽,王錫凡,王建學,等.電力市場下需求響應研究綜述[J].電力系統(tǒng)自動化,2008,32(3):97-106.伍葉露,邵萬欽.全球新能源投資情況及影響因素分析[J].國際石油經濟,2021,29(04):1-11.施琳.含新能源的獨立電網儲能容量配置和運行策略研究[D].湖北:華中科技大學,2014.DOI:10.7666/d.D608971.鐘少云.考慮需求側響應的風光燃儲微網經濟運行規(guī)劃和研究[D].南昌大學,2020.何濤.張承地區(qū)100%可再生能源結構模型與調度控制策略研究[D].河北工業(yè)大學,2015.LiuY,QiuB,FanX,etal.Reviewofsmarthomeenergymanagementsystems[J].EnergyProcedia,2016,104:504-508.曾祥軍,李鳳婷.光伏電站接入系統(tǒng)方案分析[J].電測與儀表,2016,53(1).WuZ，ZhouS，LiJ，etal．Real-timeschedulingofresidentialappliancesviaconditionalrisk-at-value[J]．IEEETransactionsonSmartGrid，2014，5(3)：1282-1291．時珉,尹瑞,姜衛(wèi)同,王一峰,胡鵬飛,胡雪凱.分布式光伏靈活并網集群調控技術綜述[J/OL].電測與儀表:1-10[2021-05-09].MarwanM,LedwichG,GhoshA.Demand-sideresponsemodeltoavoidspikeofelectricityprice[J].JournalofProcessControl,2014,24(6):782-789.趙波，包侃侃，徐志成，張有兵．考慮需求側