CN107766976A - 一种面向电力市场的主动需求响应平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种面向电力市场的主动需求响应平台，所述主动需求响应平台包括售电侧放开下的需求响应系统、面向电力需求侧主动响应的价格/激励机制确定系统以及面向不同供需互动场景的电力需求侧应急响应协调系统。本发明通过分析我国售电侧放开的新形势对需求响应机制、参与主体市场定价、交易方式等的影响，提出适用于多元化主体参与的组织方式及实施流程，促进电力市场规则形成，同时研究不同供需场景的电力需求侧应急响应协调机制，最优化利用负荷资源进行快速调节。

Description

一种面向电力市场的主动需求响应平台

技术领域

本发明属于电力系统电源调度领域，特别涉及一种面向电力市场的主动需求响应平台。

背景技术

电改9号文提出稳步推进售电侧改革，有序向社会资本放开售电业务，鼓励社会资本投资配电业务、建立市场主体准入和退出机制、多途径培育市场主体、赋予市场主体相应的权责，这将促进售电侧主体多元化发展。未来需求响应实施主体将包括电网公司、售电公司、负荷集成商、节能服务公司等，需求响应也将成为各参与主体提高能源服务水平、提升市场竞争力的重要手段；同时，文件提出有序放开输配以外的竞争性环节电价，分步实现公益性以外的发售电价格由市场形成，着力构建主体多元、竞争有序的电力交易格局，形成适应市场要求的电价机制，激发企业内在活力，使市场在资源配置中起决定性作用，电价政策的逐步放开将对我国需求响应市场化实施提供前提保障。由此可见，随着售电主体多元化和电价政策放开的双重因素影响，将使我国需求响应工作逐步走上市场化发展道路，未来市场前景良好。

另一方面，相比于国外较为成熟的电力市场，国内面向电力市场的主动需求响应研究还处于起步阶段，需求响应用户主要针对工商业用户，江苏、天津采取了尖峰电价、需求响应负荷补贴等措施，但仍以电网公司主动调控为主，缺乏市场化机制。在当前新电改推进售电侧放开、多家电力交易中心成立的前提下，亟需组织力量开展面向电力市场的主动需求响应机制研究。为保障电网安全，缩短停电时间，减少停电范围，有必要在研究适合电力需求侧主动响应的市场体系和交易机制的基础上，开展不同供需场景下多元用户侧可调资源响应协调机制的研究，在特高压应急故障处置时，实现负荷调控的针对性和准确性，充分发挥需求侧资源在保障电网安全稳定运行和节能减排等方面的重要作用。

发明内容

本发明通过分析我国售电侧放开的新形势对需求响应机制、参与主体的影响，分析售电侧放开对需求响应实施的影响，探索需求响应各参与主体在电力市场中的定位和组织方式，提出适用于多元化主体参与的组织方式及实施流程，为需求响应顺利实施提供理论支撑；通过确定面向主动需求响应的电力市场定价方式、交易方式和结算方式，以及市场环境下多元用户的响应特性、准入机制，进一步建立和完善主动需求响应市场体系和激励机制，促进电力市场规则形成；通过确定不同供需场景的电力需求侧应急响应协调机制，从而根据电网不同的需求快速准确地制定相应调控计划，最优化利用负荷资源进行快速调节，应对大电网突发事故，实现电网安全稳定运行。

本发明具体为一种面向电力市场的主动需求响应平台，所述主动需求响应平台包括售电侧放开下的需求响应系统、面向电力需求侧主动响应的价格/激励机制确定系统以及面向不同供需互动场景的电力需求侧应急响应协调系统；

所述售电侧放开下的需求响应系统结合电力需求侧现状，从售电侧放开的内涵角度出发，分析售电侧放开对需求响应实施的作用，鉴于售电侧放开后需求响应参与主体呈现多元化这一特性，对售电侧放开后参与需求响应的主体进行分析，对不同主体的角色、功能以及各自关系进行重新定义，确定多主体参与需求响应的组织方式和实施流程，结合当前需求响应实施运作模式，提出适用于多元化主体参与的组织方式及实施流程；

所述面向电力需求侧主动响应的价格/激励机制确定系统分析现有需求响应激励政策在需求响应实施过程中的局限性，确定满足需求侧主动响应的电价体系及适应电力需求侧主动响应的价格机制，包括定价方式、交易方式和结算方式，确定综合考虑系统削峰填谷和用户满意度的电价模型，确定价格型需求侧响应的考核评估机制，确定适应电力需求侧主动响应的激励机制，包括多元用户的准入机制、管理方式、考核评估机制，并计算激励互动机制下多元用户的响应容量、持续时间，确定用户基本负荷量和削减负荷量的计算方法，确定用户不能正常履约合同的监管措施和惩罚措施，以及价格与激励两种互动机制的协调机制；

所述面向不同供需互动场景的电力需求侧应急响应协调系统确定可调资源参与电网需求响应的互补特性，确定市场可调资源日前响应运行决策机制，包括供需状态预测方法、响应容量日前确定理论以及可调资源不确定性建模方法，确定市场可调资源的日内滚动修正模型和实时响应决策机制，包括可调资源多时间尺度协调响应机制、响应容量滚动修订算法以及多目标决策算法，确定可调资源参与紧急响应的合同机制，确定可调资源参与紧急响应的组合调控方案和非签约用户的事后补偿机制。

进一步的，所述售电侧放开下的需求响应系统具体执行以下操作：

(1)分析售电侧放开对需求响应实施的影响

首先，对于售电侧放开内容进行细致解读，结合需求响应理论明确需求响应实施要素及相应实现形式，探讨补贴政策、电价政策和激励政策趋势性的变化；其次，售电侧放开形势下，售电方式、购电方式以及需求响应服务方式均呈现多元化特性，从用电方、售电方以及服务方需求响应参与者角度出发，分别分析售电侧放开对其影响；再次，售电侧放开形式下，需求响应业务管理机制也在不断革新变化，从运行机制、约束机制的业务管理机制角度出发，分析售电侧放开对需求响应业务管理机制的影响；最后在移动互联网、智能设备广泛应用的环境下，预测需求响应自动化、规模化以及常态化发展方向；

(2)明确市场化条件下参与响应的多元主体

首先，分析需求响应项目参与过程中的不同参与主体，分析不同主体特性，在此基础上分析售电侧放开后由于社会资本融入售电市场后呈现出的售电主体多元化情况；其次，明确市场环境下不同需求响应实施方式中各参与主体的角色定位；在明确主体各自角色的基础上，分析需求响应实施过程中，各参与对象应具有的功能，划分主体各自职责；最后，在角色及职责研究的基础上，梳理不同场景下各主体之间交互关系，实现主体之间业务交互；

(3)确定多主体参与需求响应的组织方式和实施流程

首先，调研不同需求响应项目下主体参与需求响应组织方式，并明确新增主体以及现有主体在不同需求响应项目中所具有的不同组织形式，提出多主体参与下需求响应的组织方式；其次，分析由中介机构主导、政府主导以及电力公司主导的需求响应业务开展方式，提出多元化售电模式下多主体参与的需求响应运作模式；分析目前需求响应实施的保障机制，包括安全机制、利益机制、监管机制和效果核证机制四个方面；最后，结合需求响应业务的变化，考虑基本业务流程以及业务关系，确定符合售电侧放开下需求响应业务实施流程。

进一步的，所述面向电力需求侧主动响应的价格/激励机制确定系统具体执行以下操作：

(1)分析现有需求响应实施过程中激励政策的局限性

首先，从市场环境及用户行为的角度分析现有需求响应激励政策在需求响应过程中的局限性；其次，考虑响应速率、响应容量、响应时长、经济性指标多目标及现有激励政策的不足，建立多目标优化模型；

(2)确定适合电力需求侧主动响应的价格/激励机制及相应评估模型

首先，确定价格型需求侧响应的市场机制，具体思路如下：首先根据市场主体参与情况，利用混沌神经网络预测、灰色预测、数据挖掘的综合方法，预测计算期内的负荷量；其次利用分步法、标准成本法、定额法，核算供电成本；然后利用综合成本法、长期边际成本法和实时电价定价法，计算基础电价；最后借鉴国内外电力市场成功经验，得到市场机制下的定价方式、交易方式和结算方式；

然后，确定激励型需求侧响应的市场机制，具体思路如下：首先根据激励型需求响应的容量要求、硬件设备要求、安全性要求，制定多元用户的准入机制，明确多元用户的准入标准和响应形式；其次，采用动态排队法，提出用户基本负荷量和削减负荷量的计算方法，制定激励型用户的管理方式；然后采用线性规划方法，以电能和备用总体最优为目标，研究激励费率的确定方法；借鉴合同理论，设计电力需求侧主动响应的激励合同及其履行机制，并制定相应的考核评估机制；

最后，基于协同理论和经济效益分析法，研究价格与激励两种互动机制的协同方式，评估电力需求侧主动响应的经济效益和社会效益，具体思路如下：利用近似最优响应算法以及异步收敛算法，分析价格机制与激励机制对电力需求侧不同用户的适用性；利用基于粗糙集理论的需求侧响应资源价值评价方法以及模糊层次分析方法，构建综合考虑能效、削峰填谷和用户满意度的市场机制评估模型。

进一步的，所述面向不同供需互动场景的电力需求侧应急响应协调系统具体执行以下操作：

(1)将市场可调资源纳入日前供需平衡协调方案中，采用回归分析法及灰色系统理论建立供需状态短期预测模型；分析供需状况及网络拓扑结构因素对用户用电和电网安全运行的影响，根据电网系统运行风险评估方法，采用电网可靠性评估方法、停电风险评估方法的概率分析方法，明确面向供需平衡的可调资源响应容量确定理论；考虑市场可调资源的可响应容量和置信度，采用扩展优先顺序法将不确定性更高的资源优先纳入日前计划，采用随机模拟法及模糊建模方法对市场可调资源进行日前决策模型进行求解；

(2)明确日内需求响应计划滚动修订与日前计划的协调机制，考虑多元用户参与响应的多周期特性，将适合参与日内响应计划滚动修订的需求响应类型的电动汽车代理商及空调负荷代理商，建立可调资源滚动优化时间窗，进行滚动求解；采用卡尔曼滤波、递推最小二乘法的自适应算法进行供需状况修正，进一步确定需求响应容量，并考虑电网实际拓扑约束和安全条件约束，建立日内需求响应滚动修订模型；在实时响应计划制定阶段，基于模特卡洛仿真分析方法或历史数据回归方法评估可调资源的快速响应能力，采用满意度模糊约束方法的对响应置信度高且具有快速响应能力的可调资源构建实时决策模型，根据遗传算法、粒子群算法、拉格朗日松弛法及量子差分进化算法，确定适合求解日内调度计划滚动修订优化的高效算法；

(3)明确不同负荷类型参与紧急响应的频率自适应负荷切除、一键式负荷群控或直接负荷控制的具体调控方式；采用博弈论、微观经济学理论制定不同调控方式、不同交易模式下各类型负荷的具体合同签订方案，包括响应容量、响应时间和响应次数；结合电力行业现状、国家政策和法规，确定可能参与响应的不同类型非签约用户的事后补偿机制；电网紧急响应情况时，采用潮流追踪法及灵敏度分析法实现基于PMU量测信息的紧急响应容量计算，综合考虑事故等级、电网损失和电网内外在约束条件，构建计及事故风险的协调决策模型，以得到下发给不同用户的超紧急调控指令。

本发明通过分析我国售电侧放开的新形势对需求响应机制、参与主体市场定价、交易方式等的影响，提出适用于多元化主体参与的组织方式及实施流程，促进电力市场规则形成，同时研究不同供需场景的电力需求侧应急响应协调机制，最优化利用负荷资源进行快速调节。

附图说明

图1为本发明一种面向电力市场的主动需求响应平台的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种面向电力市场的主动需求响应平台的具体实施方式做详细阐述。

如图1所示，本发明的面向电力市场的主动需求响应平台包括售电侧放开下的需求响应系统、面向电力需求侧主动响应的价格/激励机制确定系统以及面向不同供需互动场景的电力需求侧应急响应协调系统；

所述售电侧放开下的需求响应系统结合电力需求侧现状，从售电侧放开的内涵角度出发，分析售电侧放开对需求响应实施的作用，鉴于售电侧放开后需求响应参与主体呈现多元化这一特性，对售电侧放开后参与需求响应的主体进行分析，对不同主体的角色、功能以及各自关系进行重新定义，确定多主体参与需求响应的组织方式和实施流程，结合当前需求响应实施运作模式，提出适用于多元化主体参与的组织方式及实施流程；

所述面向电力需求侧主动响应的价格/激励机制确定系统分析现有需求响应激励政策在需求响应实施过程中的局限性，确定满足需求侧主动响应的电价体系及适应电力需求侧主动响应的价格机制，包括定价方式、交易方式和结算方式，确定综合考虑系统削峰填谷和用户满意度的电价模型，确定价格型需求侧响应的考核评估机制，确定适应电力需求侧主动响应的激励机制，包括多元用户的准入机制、管理方式、考核评估机制，并计算激励互动机制下多元用户的响应容量、持续时间，确定用户基本负荷量和削减负荷量的计算方法，确定用户不能正常履约合同的监管措施和惩罚措施，以及价格与激励两种互动机制的协调机制；

所述面向不同供需互动场景的电力需求侧应急响应协调系统确定可调资源参与电网需求响应的互补特性，确定市场可调资源日前响应运行决策机制，包括供需状态预测方法、响应容量日前确定理论以及可调资源不确定性建模方法，确定市场可调资源的日内滚动修正模型和实时响应决策机制，包括可调资源多时间尺度协调响应机制、响应容量滚动修订算法以及多目标决策算法，确定可调资源参与紧急响应的合同机制，确定可调资源参与紧急响应的组合调控方案和非签约用户的事后补偿机制。

最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (4)

1.一种面向电力市场的主动需求响应平台，其特征在于，所述主动需求响应平台包括售电侧放开下的需求响应系统、面向电力需求侧主动响应的价格/激励机制确定系统以及面向不同供需互动场景的电力需求侧应急响应协调系统；

所述售电侧放开下的需求响应系统结合电力需求侧现状，从售电侧放开的内涵角度出发，分析售电侧放开对需求响应实施的作用，鉴于售电侧放开后需求响应参与主体呈现多元化这一特性，对售电侧放开后参与需求响应的主体进行分析，对不同主体的角色、功能以及各自关系进行重新定义，确定多主体参与需求响应的组织方式和实施流程，结合当前需求响应实施运作模式，提出适用于多元化主体参与的组织方式及实施流程；

所述面向电力需求侧主动响应的价格/激励机制确定系统分析现有需求响应激励政策在需求响应实施过程中的局限性，确定满足需求侧主动响应的电价体系及适应电力需求侧主动响应的价格机制，包括定价方式、交易方式和结算方式，确定综合考虑系统削峰填谷和用户满意度的电价模型，确定价格型需求侧响应的考核评估机制，确定适应电力需求侧主动响应的激励机制，包括多元用户的准入机制、管理方式、考核评估机制，并计算激励互动机制下多元用户的响应容量、持续时间，确定用户基本负荷量和削减负荷量的计算方法，确定用户不能正常履约合同的监管措施和惩罚措施，以及价格与激励两种互动机制的协调机制；

所述面向不同供需互动场景的电力需求侧应急响应协调系统确定可调资源参与电网需求响应的互补特性，确定市场可调资源日前响应运行决策机制，包括供需状态预测方法、响应容量日前确定理论以及可调资源不确定性建模方法，确定市场可调资源的日内滚动修正模型和实时响应决策机制，包括可调资源多时间尺度协调响应机制、响应容量滚动修订算法以及多目标决策算法，确定可调资源参与紧急响应的合同机制，确定可调资源参与紧急响应的组合调控方案和非签约用户的事后补偿机制。

2.根据权利要求1所述的一种面向电力市场的主动需求响应平台，其特征在于，所述售电侧放开下的需求响应系统具体执行以下操作：

(1)分析售电侧放开对需求响应实施的影响

首先，对于售电侧放开内容进行细致解读，结合需求响应理论明确需求响应实施要素及相应实现形式，探讨补贴政策、电价政策和激励政策趋势性的变化；其次，售电侧放开形势下，售电方式、购电方式以及需求响应服务方式均呈现多元化特性，从用电方、售电方以及服务方需求响应参与者角度出发，分别分析售电侧放开对其影响；再次，售电侧放开形式下，需求响应业务管理机制也在不断革新变化，从运行机制、约束机制的业务管理机制角度出发，分析售电侧放开对需求响应业务管理机制的影响；最后在移动互联网、智能设备广泛应用的环境下，预测需求响应自动化、规模化以及常态化发展方向；

(2)明确市场化条件下参与响应的多元主体

首先，分析需求响应项目参与过程中的不同参与主体，分析不同主体特性，在此基础上分析售电侧放开后由于社会资本融入售电市场后呈现出的售电主体多元化情况；其次，明确市场环境下不同需求响应实施方式中各参与主体的角色定位；在明确主体各自角色的基础上，分析需求响应实施过程中，各参与对象应具有的功能，划分主体各自职责；最后，在角色及职责研究的基础上，梳理不同场景下各主体之间交互关系，实现主体之间业务交互；

(3)确定多主体参与需求响应的组织方式和实施流程

首先，调研不同需求响应项目下主体参与需求响应组织方式，并明确新增主体以及现有主体在不同需求响应项目中所具有的不同组织形式，提出多主体参与下需求响应的组织方式；其次，分析由中介机构主导、政府主导以及电力公司主导的需求响应业务开展方式，提出多元化售电模式下多主体参与的需求响应运作模式；分析目前需求响应实施的保障机制，包括安全机制、利益机制、监管机制和效果核证机制四个方面；最后，结合需求响应业务的变化，考虑业务流程以及业务关系，确定符合售电侧放开下需求响应业务实施流程。

3.根据权利要求1所述的一种面向电力市场的主动需求响应平台，其特征在于，所述面向电力需求侧主动响应的价格/激励机制确定系统具体执行以下操作：

(1)分析现有需求响应实施过程中激励政策的局限性

首先，从市场环境及用户行为的角度分析现有需求响应激励政策在需求响应过程中的局限性；其次，考虑响应速率、响应容量、响应时长、经济性指标多目标及现有激励政策的不足，建立多目标优化模型；

(2)确定适合电力需求侧主动响应的价格/激励机制及相应评估模型

首先，确定价格型需求侧响应的市场机制，具体思路如下：首先根据市场主体参与情况，利用混沌神经网络预测、灰色预测、数据挖掘的综合方法，预测计算期内的负荷量；其次利用分步法、标准成本法、定额法，核算供电成本；然后利用综合成本法、长期边际成本法和实时电价定价法，计算基础电价；最后借鉴国内外电力市场成功经验，得到市场机制下的定价方式、交易方式和结算方式；

然后，确定激励型需求侧响应的市场机制，具体思路如下：首先根据激励型需求响应的容量要求、硬件设备要求、安全性要求，制定多元用户的准入机制，明确多元用户的准入标准和响应形式；其次，采用动态排队法，提出用户基本负荷量和削减负荷量的计算方法，制定激励型用户的管理方式；然后采用线性规划方法，以电能和备用总体最优为目标，研究激励费率的确定方法；借鉴合同理论，设计电力需求侧主动响应的激励合同及其履行机制，并制定相应的考核评估机制；

最后，基于协同理论和经济效益分析法，研究价格与激励两种互动机制的协同方式，评估电力需求侧主动响应的经济效益和社会效益，具体思路如下：利用近似最优响应算法以及异步收敛算法，分析价格机制与激励机制对电力需求侧不同用户的适用性；利用基于粗糙集理论的需求侧响应资源价值评价方法以及模糊层次分析方法，构建综合考虑能效、削峰填谷和用户满意度的市场机制评估模型。

4.根据权利要求1所述的一种面向电力市场的主动需求响应平台，其特征在于，所述面向不同供需互动场景的电力需求侧应急响应协调系统具体执行以下操作：

(1)将市场可调资源纳入日前供需平衡协调方案中，采用回归分析法及灰色系统理论建立供需状态短期预测模型；分析供需状况及网络拓扑结构因素对用户用电和电网安全运行的影响，根据电网系统运行风险评估方法，采用电网可靠性评估方法、停电风险评估方法的概率分析方法，明确面向供需平衡的可调资源响应容量确定理论；考虑市场可调资源的可响应容量和置信度，采用扩展优先顺序法将不确定性更高的资源优先纳入日前计划，采用随机模拟法及模糊建模方法对市场可调资源进行日前决策模型进行求解；

(2)明确日内需求响应计划滚动修订与日前计划的协调机制，考虑多元用户参与响应的多周期特性，将适合参与日内响应计划滚动修订的需求响应类型的电动汽车代理商及空调负荷代理商，建立可调资源滚动优化时间窗，进行滚动求解；采用卡尔曼滤波、递推最小二乘法的自适应算法进行供需状况修正，进一步确定需求响应容量，并考虑电网实际拓扑约束和安全条件约束，建立日内需求响应滚动修订模型；在实时响应计划制定阶段，基于模特卡洛仿真分析方法或历史数据回归方法评估可调资源的快速响应能力，采用满意度模糊约束方法的对响应置信度高且具有快速响应能力的可调资源构建实时决策模型，根据遗传算法、粒子群算法、拉格朗日松弛法及量子差分进化算法，确定适合求解日内调度计划滚动修订优化的高效算法；

(3)明确不同负荷类型参与紧急响应的频率自适应负荷切除、一键式负荷群控或直接负荷控制的具体调控方式；采用博弈论、微观经济学理论制定不同调控方式、不同交易模式下各类型负荷的具体合同签订方案，包括响应容量、响应时间和响应次数；结合电力行业现状、国家政策和法规，确定可能参与响应的不同类型非签约用户的事后补偿机制；电网紧急响应情况时，采用潮流追踪法及灵敏度分析法实现基于PMU量测信息的紧急响应容量计算，综合考虑事故等级、电网损失和电网内外在约束条件，构建计及事故风险的协调决策模型，以得到下发给不同用户的超紧急调控指令。