引言
需求响应（DR）是一种使得客户能够按顺序参与电力市场中提高电力系统效率和整合可再生能源发电的机制。随着用户局域网等智能电网技术的发展。用户需求响应需要大量用户的协调来提高整个电力系统的效率和可靠性。这种协调通常通过定价信号来实现，前提是客户对价格有响应。利用不同的算法来确定价格和客户对价格的反应。这些研究中的大部分都是以抽象的方式考虑需求响应中的供需匹配，即总需求与供应完全相等。然而，用户并不是互相独立，而是通过配电网相互连接，且配电网具有相关的潮流约束和系统运行约束（如电压容限）。因此，这些研究结果可能最终导致电力过度消耗。本文重点考虑了电能替代背景下的需求响应模型分析。参与用户中的用户能源管理系统可以从LSE接收DR控制信号来协调其设备运行，以此满足每个用户的设备用电，进而降低用户的电力损耗，并且系统需求在高峰时段满足用电设备运行约束、潮流束和系统操作约束。
1电能替代
随着科学技术的发展，电动汽车、分布式电采暖、港口岸电、电锅炉等新兴电能替代技术已经拓展并应用到建筑、交通、工业等各个领域。但这些负荷接入后会对电网的可靠性、电能质量、经济性造成的影响不容忽视。电能替代负荷大多具有很强的随机性、时序性，导致电力系统的峰谷差进一步增大；另一方面，电能替代负荷大规模接入电网，会明显增大负荷接入点的功率需求，使得配电网输电线路传输功率增大，网损增加，线路压降增大，导致节点电压下降，严重时可能导致节点电压不能满足标准，造成电压失稳。作为电能替代负荷的典型代表，电采暖已经得到广泛应用，并开始影响电力系统。电采暖是将清洁电能转换为热能，以满足冬季供暖需求的采暖方式或者设备。电采暖大规模、密集式接入电网后，将迅速提升地区负荷水平，对电网的规划、运行和建设产生影响，电网工作的各个环节均需进行响应的调整和修订，以满足电采暖负荷发展的需求。电采暖为即开即用型，灵活性强，具有显著的季节特性，其工作状态受用户的生活规律影响，如居民区和商业区用户对直接电热式电采暖使用特征有很大差别，居民区用户白天外出，电采暖设备停用或低功率运行，晚上用户回家启动设备；商业区用户白天工作，需启动设备，夜间休息，设备停用。
2电能替代背景下的需求响应模型分析
2.1基于激励的需求响应
基于激励的需求响应是指电网公司根据电力的供需状况订制合适的政策，以引导参与该计划的用户调整用电设备，以便用户在电网系统的稳定性受到威胁或用电高峰时间时减少用户的用电需求。在此过程中，参与该计划的用户可以获得财政奖励或者给予其它时间段的电价折扣。通常，该计划的激励措施包括直接负荷控制、可中断负荷、需求侧竞价、紧急需求响应、容量/辅助服务等计划。1)直接负荷控制（Direct Load Control,DLC）是指电网相关部门采用遥测、遥信、遥控等远程手段对用户进行用电设施的监测控制、管理和服务。2)可中断负荷（Interruptible Load,IL）是指电网相关部门按照其与用户签署的合同规定在电网负荷高峰期间可削减或转移用户相应的用电设备。3)需求侧竞价（Demand Side Bidding,DSB）是指用户可以直接参与电力市场的竞争措施。比如用户可通过合同订购或竞价的形式参与需求侧竞价。所参加的用户需要按照规定消减相应用电负荷。4)紧急需求响应（Emergency Demand Response,EDR）是指根据电网系统负荷的需求或电价信息来消减用户的用电负荷，以缓解电网系统中的紧急事件（如高峰期间的电力负荷等）。5)容量/辅助服务（Capacity/Ancillary Services,C/AS）是指需求响应电网需求后将消减的负荷作为电力资源的一种方式。其要求参与的用户有能力应对消减负荷的持续性和随时性。
2.2基于价格的需求响应
发电商售电价格当发电商售电价格与电网的售电价格一致时，以售电商最小购电成本为目标，确定售电商从发电商购得电量情况可知某些时刻电能售电量没有达到的最大出力值，说明在相同的价格下，售电商更愿意从电网购电，因此发电商需降低售电价格以提高其在市场中的竞争力。需要降低电能电销售价格，才能使电能完全被售电商购买。按照定价流程，经过计算确定发电商最佳的售电价格，得到发电商较电网售电价格需要降低的价格。由上述分析可以看出，需求响应参与可以促进电能替代，使得大部分情况下发电商能够以与电网相同的价格销售电能。
3优化控制策略方法
3.1基于规则的控制策略
基于规则的控制策略已在许多系统中通过指定条件进行应用。该方法可根据不同的需求（如设备不同的优先级、电价不同的时段等信息）创建控制规则，然后按照创建的规则按需控制设施，可为降低电能替代成本提供合适的解决方案，并在实时定价下控制价格波动。如基于电价时段控制方法可将负载从高价时段转移到低价时段，或减少使用的负载。但是，基于规则的调度方法也存在缺点。比如，不适合扩展，因为它不能依赖规则来扩展系统。同时，这种方法不能处理大数据，尤其是需求响应策略，这将使实时控制电器变得困难。
3.2基于优化的控制策略
优化是在确定受约束的目标函数之后，生成最合适的控制方案。目标函数可以根据需求响应来制定，并且可以采取最小错误、最小成本、最佳设计和最佳调度的形式。如：根据不同的电价、定价方案和舒适性来创建最佳的设备能源控制方案。此外，启发式优化调度算法对实现最佳解决方案也至关重要。如：考虑分布式能源，基于最小化电费和最大化舒适度来设计并优化模型，进而调度和控制家庭用电设备和储能系统以获得有效的能源管理。但是，该方法相对容易陷入某些局部最小值，难以选择最优控制参数。优化控制策略方法的目的是在提高电能替代的同时减少能耗和电能花费，并保证电网的安全运行。然而，由于电价的动态性、分布式能源的不确定、能量流动的复杂性等因素，都相应增加了研究基于需求响应的控制方法的难度，但是综合考虑这些因素来设计优化控制策略是需求响应的研究方向之一。
结语
电能替代负荷的大规模接入，电网负荷需求显著增加，若采用分时电价的需求响应措施，引导用户参与负荷调整，在不影响用户用电满意度的前提下，实现负荷在时间上的转移，实现削峰填谷，有助于进一步优化负荷曲线，提升电网供电效率，减小电网建设和运行成本。
参考文献
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