探析含儲能電站的電力可中斷負荷管理

胡彥明 南京東禾自動化工程有限公司

引言

隨著電網(wǎng)負荷高峰的出現(xiàn)，單純的投資新建電廠、增加電站裝機容量的方式存在滯后性，為了整體改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，要加強電力需求側(cè)管理，強化儲能及智能電網(wǎng)建設，提升電網(wǎng)調(diào)峰及需求側(cè)響應能力。本文重點探討電力需求側(cè)的可中斷負荷管理，通過給予電價優(yōu)惠或直接經(jīng)濟補償?shù)确绞剑M行合理有序的避峰處理，降低電力系統(tǒng)尖峰負荷，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

1 含儲能電站的可中斷負荷管理概述

可中斷負荷管理是由參與可中斷負荷管理的用戶與電網(wǎng)企業(yè)之間簽訂可中斷負荷管理合同，當電網(wǎng)負荷處于高峰期時，參與用戶要響應電網(wǎng)企業(yè)發(fā)出的中斷指令，在指定時間和中斷容量條件下實現(xiàn)可靠有序的短時停電，而用戶則可以依約獲取相應的經(jīng)濟補償，由此有效削減電網(wǎng)高峰階段的電力負荷，合理完善電能分配，實現(xiàn)對可中斷負荷的科學有效管理，提高可中斷負荷管理下的電能優(yōu)化供給能力，確保電網(wǎng)功率平衡狀態(tài)，提升電網(wǎng)調(diào)度的彈性，由傳統(tǒng)的“保護跳閘”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃臃乐箶嚯姟保瑢崿F(xiàn)電能利用率的最大化。

在可中斷負荷管理的應用中要考慮以下因素：（1）用戶的選擇與分類。對于一級負荷的高可靠性電能供應而言，要保證該類用戶用電供應的持續(xù)性，不能將該類用戶納入到可中斷負荷管理之中。對于二級敏感負荷的用戶而言，要對其參與可中斷負荷管理的相應損失給予一定的補助，產(chǎn)生較高的用戶激勵。對于一般性的三級負荷用戶而言，如：水泥生產(chǎn)企業(yè)用戶、礦產(chǎn)企業(yè)用戶等，可以積極吸納該類用戶參與到可中斷負荷管理中來。（2）缺電比率。通過切除參與可中斷管理用戶中斷負荷容量和用戶實際負荷容量的比值，可以獲悉反應對可中斷負荷的調(diào)控能力。（3）提前通知時間。一般來說，電網(wǎng)企業(yè)對用戶的提前通知時間越短，相應的停電補償程度也越高。（4）中斷持續(xù)時間?？芍袛嘭摵杀徽{(diào)用的時間是計量用戶損失的關鍵因素，對于用戶參與中斷負荷項目的積極性有較大的影響。（5）補償程度。電網(wǎng)企業(yè)對參與可中斷負荷管理的用戶給予相應的補償激勵，能夠有效提高電網(wǎng)資源的可調(diào)度性。

2 含儲能電站的可中斷負荷管理合約模式分析

2.1 可中斷負荷合約管理方法

2.1 .1 基于全系統(tǒng)OPF的可中斷負荷管理。當系統(tǒng)可中斷負荷進入最優(yōu)潮流調(diào)控模型后，可以計算電價實時變化折扣和長時間的容量費用，對參與可中斷負荷管理的用戶相應補償。也可以由用戶根據(jù)報價選擇市場交易，根據(jù)可中斷負荷IL投標的出清價作為電量補償。

2.1 .2 基于電力公司和用戶利益協(xié)調(diào)管理。可以采用期權合約的方式形成可中斷負荷協(xié)議，推進ILM。還可以設立激勵機制和模式，引導參與可中斷負荷管理的用戶主動提供真實的缺電信息，也可以通過用戶側(cè)報價及可中斷負荷合同，填補系統(tǒng)容量的差額，將用戶可接受的補償額度作為參與可中斷負荷管理用戶的競標電力價格。

2.2 可中斷負荷管理效益分析。可中斷負荷管理能夠有效減少系統(tǒng)尖峰負荷，緩解電力需求缺口，提供優(yōu)質(zhì)的電能供應。同時，可以有效削減價格尖峰現(xiàn)象，促進電力市場的彈性化管理，在用戶響應電網(wǎng)企業(yè)需求時，可以節(jié)約運行費用，減少部分發(fā)電機組的投資和輸配電設備的容量投資，降低電網(wǎng)系統(tǒng)運行成本。

3 光伏儲能電站的可中斷負荷協(xié)調(diào)優(yōu)化分析

隨著儲能技術日趨成熟的態(tài)勢，儲能技術存儲能量用于滿足用電緊張、負荷壓力時的需求，有益于電力系統(tǒng)消峰填谷的調(diào)節(jié)，較好地改善電力網(wǎng)絡供需平衡，增強電網(wǎng)需求側(cè)峰谷狀態(tài)下的自我調(diào)節(jié)能力，增強輸變電功能和作用，提升電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性和質(zhì)量。

3.1 儲能技術應用

儲能技術利用適宜的方法和裝置，進行電能的有效存儲，緩解電能供應緊張狀態(tài)，包括電能轉(zhuǎn)換和電能存儲技術兩個方面，使電能轉(zhuǎn)化為電磁能或機械能。當前對于儲能電站的研究尚未成熟，停留于粗略宏觀的階段，沒有細致分析潮流問題、無功電壓問題和短路電流問題，并涉及配電網(wǎng)運行特點、儲能電站控制方式、運行狀態(tài)等內(nèi)容，要重點探討和分析儲能電站并網(wǎng)的精準建模與控制方法。

3.2 儲能電站在電力系統(tǒng)中的應用

儲能電站在電力系統(tǒng)需求側(cè)管理中有重要的作用，能夠有效提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、頻調(diào)峰、平抑負荷波動，對于智能化電網(wǎng)的作用主要體現(xiàn)在以下方面：（1）新能源接入。由于風能、太陽能等清潔能源存在隨機性、不穩(wěn)定性的特點，對傳統(tǒng)電網(wǎng)帶來不適應承載，導致電能浪費的現(xiàn)象。而在儲能電站的并網(wǎng)應用下，能夠?qū)π履茉磳崿F(xiàn)功率補償，平滑輸出功率，提升新型清潔能源的上網(wǎng)比例，增強電網(wǎng)供電能力。（2）削峰填谷。隨著用電高峰與用電低估的峰谷差的增大趨勢，可以利用儲能電站與電網(wǎng)相接，將用電負荷低估夜間存儲電力，并在負荷高峰階段進行電力釋放，無須過多機組及拉閘限電的方式，有效實現(xiàn)削峰填谷，優(yōu)化電能應用效果。（3）應急保障供電。將大型的儲能電站作為獨立逆變電源，為電網(wǎng)用戶提供持續(xù)的電能，規(guī)避電力系統(tǒng)的故障問題。（4）靈活響應電網(wǎng)調(diào)度指令。利用電池儲能技術實現(xiàn)對電網(wǎng)的便捷化監(jiān)測和管理，進行遠程信息的交互，靈活響應電網(wǎng)的調(diào)度指令。另外，大型儲能電站還能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)的有功/無功調(diào)節(jié)，提升電網(wǎng)的電能質(zhì)量，實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)頻。

3.3 光伏儲能電站配電網(wǎng)規(guī)劃及經(jīng)濟評估

光伏儲能電站配電網(wǎng)規(guī)劃要做到系統(tǒng)費用最低、經(jīng)濟效益最大化。為此，需要構(gòu)建儲能電站配電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)學模型和經(jīng)濟效益模型，考慮儲能電站初始投資成本和運行維護成本，從電網(wǎng)側(cè)、發(fā)電廠側(cè)、用戶側(cè)構(gòu)建儲能電站的經(jīng)濟效益模型，其中：電網(wǎng)側(cè)經(jīng)濟效益主要是源于可免固定容量成本，在接入儲能電站后減少的電網(wǎng)投資費用成本，涉及縮減變電站投資、輸電線路造價、變壓器造價、配套設備造價等成本。發(fā)電側(cè)經(jīng)濟效益主要是指可免固定容量成本和可免變動電量成本，可免固定容量成本涵蓋縮減/延緩建設的調(diào)峰機組造價和配套設備造價成本等；可免變動電量成本涵蓋發(fā)電機建設的燃料費用、碳排放污染費用、機組非正常啟停懲處費用等。用電側(cè)經(jīng)濟效益主要是指峰谷電價差帶來的高峰負荷轉(zhuǎn)移時用戶節(jié)省的用電費用。

光伏電站運行一天的總收益為2943.08元，采用谷、平時段低價格購電，峰時段高價格售電的方式，獲取光伏電站的差額利潤，實現(xiàn)“削峰填谷”的效果。

3.4 可中斷負荷管理與光伏儲能電站的協(xié)調(diào)優(yōu)化策略

在光伏儲能電站中的可中斷負荷管理之中，要優(yōu)先考慮中斷成本費用低的負荷用戶，進行用戶容量的合理有效調(diào)度，在保障用戶生產(chǎn)生活利益的同時削減負荷尖峰，相應提高電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟效益。同時，在充分考慮當?shù)赜秒娗闆r和實際需求的前提下，可以配置適宜容量的儲能電站，確保足量的電力供應，并搭配可中斷負荷管理模式，對可中斷負荷管理參與者進行相應中斷容量切除，能夠有效保證電能質(zhì)量的穩(wěn)定，并提升電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟收益。

4 小結(jié)

綜上所述，含儲能電站的電力可中斷負荷管理能夠有效調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)尖峰負荷，緩解拉閘限電的緊張壓力，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和電能質(zhì)量，較好地解決可中斷負荷管理電網(wǎng)企業(yè)與參與用戶信息不對稱的現(xiàn)象，采用分步優(yōu)化用戶中斷容量的方式，獲悉參與用戶的真實缺電成本信息，進行含儲能電站電力可中斷負荷管理優(yōu)化電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)濟效益。后續(xù)還要深入探討可中斷負荷管理合同內(nèi)容，采用針對性的補償、激勵機制進行經(jīng)濟效益分析。