電力負荷定義精選(九篇)
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第1篇：電力負荷定義范文
【關鍵詞】電力市場；輔助服務；定義；品種
一、前 言
商品是用來滿足人們某種需要的交換物,而經濟學原理告訴我們對物品的需要是多樣性和差異化的，不同的人對同一種物品的需求是不同的。用來滿足人們不同需求的特性就是商品的差異性。商品的價格確定方法也呈現(xiàn)多樣性，主要可根據商品的成本、價值和需求屬性的不同來確定，成本和價值定價法更接近于商品的社會屬性，而需求定價法側更接近于商品的自然屬性。
電從其發(fā)明并進入商業(yè)交換以來，由于其特殊性，被人為地就一直作為一種無差異商品進入市場交換，只要在同一載體的系統(tǒng)內的生產、輸送、分配和使用交易活動都被看成的是同質的交換活動，即一個系統(tǒng)內發(fā)、輸、配、用同時交換和結算。同一頻率、同一質量的電能，無論這一系統(tǒng)內的各交易主體的設備好壞，能力大小，只要是聯(lián)得上網的都被認為向系統(tǒng)提供的是同一性質的電能商品。盡管目前人為定價體系的不同，造成現(xiàn)實執(zhí)行以“個別成本”定價方法過程中，將交換價格依據實際發(fā)生成本來劃分，但電力系統(tǒng)內一直追求一條“同網同價”的信條?！巴W同價”追求的是一種形式上的公平，但其又忽略了“質”的差異，將那些實際上是向整個系統(tǒng)提供了大量額外貢獻,提供了不同質的電量的交易商，與一般的交易商同等對待，獲得相同的電費結算，造成長期以來的實質性的不公平。
二、電力市場輔助服務基本定義及品種
1、基本定義
電力市場中的輔助服務是指在將電能從發(fā)電廠送到用戶端的過程中，為維持用戶需求的電能質量、保證用戶供電安全性、可靠性和穩(wěn)定性所需采取的一切輔助措施。
因此可以看出，輔助服務作為一種商品，主要是為了滿足用戶的需求而存在的。正是因為用戶對電量的質量性、安全性、穩(wěn)定性有特殊要求，才有輔助服務的存在。電力市場中用戶對電能質量的關注或需求的原因是多方面的：（1）用戶的現(xiàn)代用電設備對電能質量的要求。當前用戶大量使用高精度、用電設備對各種電磁干擾諧波和電壓不平衡等各種波形畸變要求提高；（2）用戶用電設備對供電間斷性，電壓凹凸性，電路的通斷等暫態(tài)波動要求；（3）用戶用電設備的旋轉精度對供電周波動（頻率）的要求。
總之，造成用戶設備偏差、故障或誤動作的所有的問題都反映到電能質量問題上。
與此同時，電力市場中發(fā)電廠和電網是保證用戶供電質量的生產和傳遞者，發(fā)電商要將自己生產的電能順利送出，也首先也必須滿足二個條件:（1）發(fā)電商生產的電能是合格的，即周波、畸變是滿足用戶需求的；（2）生產的電能是可實現(xiàn)用來傳輸?shù)?，即要求且備有一定電壓和滿足電網潮流的要求。
對于負責輸送的電網公司來說，要保證用戶用上合格的電能，也必須有一些基本條件：（1）需滿足電網中的總體穩(wěn)定，即滿足供需的不間斷性；（2）需滿足電網中的總體平衡，即滿足電能發(fā)、用瞬間平衡，時刻平衡。
因此，電力市場條件下的輔助服務可以理解成為滿足三種市場成員的需求而存在的；即：（1）是為滿足用戶的需求；（2）是為滿足發(fā)電商自我需求；（3）是為滿足輸、配商本身的需求。
目前電力市場輔助服務主要品種包括：調峰、調頻（AGC）、調壓（AVC）、備用、黑啟動、阻塞消除、安全啟動等，而針對發(fā)電廠商的輔助服務目前有以下幾種：（1）調峰服務：調峰是電力系統(tǒng)滿足負荷波動的需要，在高、低峰時段加(減)載的備用出力。這種可加載備用是為滿足可預見性負荷波動的需要，是在預見時段加載的出力，調峰服務可計量單位也是為電量型式，是高、低尖峰時段加載的特殊電量。（2）調頻（AGC）服務：為滿足用戶旋轉電氣設備精度的要求,實時平衡不可預見大小負荷波動的需要。電力市場上的電能產品必須滿足在一定的固定頻率fn（在我國該頻率為50Hz），而市場用戶負荷是實時變化的，供需不平衡將引起系統(tǒng)頻率的偏差，從而造成用戶設備的損壞或產品質量的不穩(wěn)定。
時刻平衡負荷的持續(xù)波動，電力市場上調頻服務可以通過二種方式來實現(xiàn)：一種從發(fā)電側進行控制,發(fā)電機的出力使之不斷滿足負荷波動的需要；另一種是對負荷進行控制，如：通過投、切負荷也可以實現(xiàn)平衡負荷波動的需要，但這種調頻服務是通過抑制用戶的用電需求來滿足平衡，不是電力市場的根本目的。
通過控制發(fā)電機出力來實現(xiàn)頻率調整的手段有以下幾種：（1）通過發(fā)電機組本身的調速器實現(xiàn)對頻率偏差的跟蹤，實現(xiàn)調頻，稱為一次調頻;（2）運行人員手動改變機組出力水平，從而改變出力滿足頻率的需要;（3）通過自動發(fā)電控制（AGC）改變機組出力實現(xiàn)頻率調整。
調頻服務也是通過調整出力，滿足負荷波動的需要，但調頻出力滿足的負荷平衡與備用調整出力不一樣，調頻是通過實時控制平衡的是不可預見的負荷波動，這種負荷波動是隨機的或是突發(fā)、突變的。
2、無功、調壓（AVC）輔助服務
電力市場上電能交易必須經過電網這個載體輸送完成使發(fā)電、送電和用戶形成一個系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的正常運作是要滿足一定的電能潮流分布的電磁規(guī)律,否則電力市場電能交易無法實現(xiàn)。而這種潮流分布的實現(xiàn)的一個重要條件，是要維護電網中的各節(jié)點的一定的電壓壓降來實現(xiàn)。
無功的轉輸將引起線路的損耗加大，因此電力市場中無功講究就地平衡，一般情況下不采用遠距離輸送，就地平衡手段為各種無功源。
電壓調節(jié)主要是通過各發(fā)電廠的勵磁系統(tǒng)、各變壓器抽頭進行調節(jié)。無功輔助服務作為一種能量產品，也可細分為：無功電量、無功備用和無功負荷跟蹤水平等。
3、備用輔助服務
備用服務是指并入電網的發(fā)電機組為未來系統(tǒng)負荷各種波動變化而留有的一定（預留）的容量，這種容量是可調但又沒有加載的（在某時段上被加載后則成為調峰或調頻容量），為系統(tǒng)某種條件下需要服務的。機組備用服務根據其服務性質來分又可分為，為應付突變負荷的調頻備用服務；為預應付可預見負荷的調峰備用，具體又可劃分定義如下：
對于不可預見負荷的波動，電力市場中可以通過設置以下幾種備用加以平衡。
（1）AGC二次調頻容量備用：由于機組調速器存在的頻率死區(qū)，調速器本身對系統(tǒng)的小負荷波動沒有調節(jié)能力。而對整個系統(tǒng)而言，系統(tǒng)負荷的實時偏差是需要平衡的，這是需要系統(tǒng)調度中心根據實時檢測到的實時偏差值（AEC），發(fā)送給指定的AGC機組，通過實時改變AGC機組的功率P給定值，實時填補調節(jié)負荷偏差。由市場調度指定作為實時平衡的機組預留備用的容量部分，就是AGC二次調頻備用。AGC調頻容量是在線實時的，反應最靈敏，快速的備用容量，是最優(yōu)質的備用服務，也是最高層次的備用，它向下具有兼具備用的作用。
第2篇：電力負荷定義范文
【關鍵詞】電力負荷預測；模糊時間序列；時間序列
1.引言
短期負荷預測是電力系統(tǒng)調度中一項非常重要的內容，是保證電力系統(tǒng)安全經濟運行和實現(xiàn)電網科學管理及調度的重要依據，其預測精度直接影響電力系統(tǒng)的經濟效益。提高電力系統(tǒng)負荷預測的精度，可以提高電網運行的安全性和經濟性并提高電能質量。
目前，短期負荷預測常用的方法很多，主要分為人工智能方法[1][2]和統(tǒng)計方法[3][4]兩大類。在統(tǒng)計方法中時間序列方法是應用較為廣泛的方法，由于傳統(tǒng)的時間序列方法在建立負荷與某因素（如時間）的顯式函數(shù)關系時，需要準確的統(tǒng)計數(shù)據。而實際的負荷統(tǒng)計數(shù)據中含有大量的模糊和不確定性，采用傳統(tǒng)的時間序列方法有時無法達到預定的預測精度。Zadeh創(chuàng)立的以隸屬函數(shù)為特征模糊集合論，從根本上改變了傳統(tǒng)的數(shù)學理論那種事物間絕對的是與非和屬于與不屬于的關系。采用隸屬函數(shù)表示程度上屬于或是某類事物，這種描述與客觀實際更為接近。在模糊理論的基礎上，Song和Chissom給出模糊時間序列的定義，同時應用于學校注冊學生數(shù)的預測[9][10]。Chen和Huang給出了雙因子的模糊時間序列模型，應用于氣溫的預測[11]。Huang應用模糊時間序列對游客量進行了預測[12]，取得了較好的預測效果。
本文首先對歷史的電力負荷數(shù)據進行模糊處理，建立了相應的時變模糊時間序列模型。然后采用模糊時間序列模型預測未來一小時的電力負荷。同時討論了論述域集區(qū)間長度和預測窗口對預測精度的影響。采用模糊時間序列模型進行電力負荷預測，克服了傳統(tǒng)時間序列在建立離散的遞推模型時需要準確的數(shù)據的缺點，消除了病態(tài)數(shù)據對模型的影響。利用山東某電網的數(shù)據進行數(shù)據仿真取得了較高的預測精度。
2.模糊時間序列
定義1：令是論述域集上的一個子集，且模糊集合定義在論述域集上。令是的集合，則被稱為上的模糊時間序列。
定義2：假設是一個模糊時間序列，且存在一個關系，使得，其中“”是一個合成運算子（composition operator），則表示是由所產生的。把這個關系記為。
定義3：假設是一個模糊時間序列，在任何時刻，如果，則稱模糊時間序列為時不變模糊時間序列。如果是時刻的函數(shù)，則稱模糊時間序列為時變模糊時間序列。
從以上的定義我們可以看出，模糊時間序列和傳統(tǒng)的時間序列的區(qū)別在于：傳統(tǒng)的時間序列是由精確數(shù)組成的，數(shù)據對模型的影響很大；而模糊時間序列是由相應的模糊集合構成，因此模糊時間序列就很好的包涵了數(shù)據中的不確定性，減小了建立模型時不準確數(shù)據對模型準確性的影響。
得到關系矩陣，就可以通過（2）和歷史負荷數(shù)據預測未來一小時的負荷所在的模糊區(qū)間。
步驟5：反模糊化處理預測模糊區(qū)間數(shù)據?？梢园凑找韵略瓌t對預測數(shù)據進行精確化：
Case1：如果預測模糊區(qū)間中只有一個非零的隸屬函數(shù)值，取此隸屬函數(shù)值所對應模糊區(qū)間的中值作為預測值。
Case2：如果預測區(qū)間有多個非零的隸屬度函數(shù)值，則取這多個值所對應的模糊區(qū)間中值的平均值作為預測值。
Case3：如果預測模糊區(qū)間的隸屬度函數(shù)值全為零，則取上一個時刻的負荷作為預測值。
4.仿真實例
5.結論
由于歷史負荷數(shù)據中含有大量的模糊和不確定性因素，本文采用時變模糊時間序列模型進行電力負荷預測，給出了一種預測未來一小時負荷的預測方法。討論了模糊時間序列模型不同模糊區(qū)間長度和預測窗口對預測精度的影響。對山東省某電網2011年4月2日和4月3日的負荷進行仿真研究，其中一天中的最大誤差為1.9%，日平均最大誤差為0.92%，表明該方法有較高的預測精度。
參考文獻
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作者簡介：
第3篇：電力負荷定義范文
1.1在自動抄表中的應用
計量自動化系統(tǒng)在電力營銷中最直接的應用就是自動抄表功能的實現(xiàn),改變了抄表方式,把人工抄表的方式變?yōu)樽詣映?明顯的提高了工作效率,而且節(jié)約了大量的人力?，F(xiàn)階段我國的很多的電力公司,已經開始從人工抄表轉向自動抄表,通過遠程控制的方式開控制抄表,由計量自動化系統(tǒng)進行此項工作,然后計量自動化系統(tǒng)通過特定的傳輸途徑將數(shù)據傳入特定的系統(tǒng),即營銷系統(tǒng),營銷系統(tǒng)在通過一定的計算,然后導出電量及電費。計量自動化系統(tǒng)大大的提高了抄表的效率,大大的降低了抄表工作的工作量,普及此種自動抄表系統(tǒng)是電力部門發(fā)展的必須完成的任務之一。
1.2在計量裝置監(jiān)測及異常處理上的應用
計量自動化系統(tǒng)在計量裝置監(jiān)測及異常處理上的應用對電網的正常的運行有重要的意義,其支持所有報警,與任何終端設備都有很好的兼容性。計量自動化系統(tǒng)不斷可以采集數(shù)據、記錄通訊狀況,其還可以進行數(shù)據的分析,并找出異常數(shù)據、越限等不正常運行的數(shù)據,然后進行報警,使得工作人員能夠及時準確的處理設備故障。計量自動化系統(tǒng)就是一個功能強大的遠程監(jiān)測系統(tǒng),能夠及時的對異常信息進行處理,時刻的進行監(jiān)督管理工作。對設備的安全運行有重要意義。對于問題的處理情況,及其結果,都會反饋到計量自動化系統(tǒng)之中去,使得信息可被查閱的能力大大的增強。
1.3在線損四分統(tǒng)計中的應用
計量自動化系統(tǒng)能夠解決線損四分統(tǒng)計困難的問題,因為在線損四分管理中,決線損四分統(tǒng)計相對困難,這就顯現(xiàn)出計量自動化系統(tǒng)在線損四分統(tǒng)計中應用的重要性。計量自動化系統(tǒng)的特色就是實現(xiàn)數(shù)據的采集分析等功能,能夠很方便的按天按月的近想統(tǒng)計,統(tǒng)計內容包括:線損分壓、分區(qū)、分線、分臺等。除了上述的統(tǒng)計對象以外,計量自動化系統(tǒng)還能進行自定義對象統(tǒng)計設置,很方便的統(tǒng)計出各類線損,最后導出統(tǒng)計報表。計量自動化系統(tǒng)在線損異常分析管理中也發(fā)揮著很重要的作用,其中包括:線損異常、10kV配電線損以及母線電量平衡監(jiān)測。
1.4在供售電量統(tǒng)計及同期線損分析中的應用
計量自動化系統(tǒng)的廣泛的應用,使得供售電量統(tǒng)計及同期線損分析工作基本自動完成,用到人員的地方特別少,不但減少了人力資源的浪費,使得數(shù)據的精確性大大的提高,而且處理這項復雜工作的時間也大大的減少了。由于系統(tǒng)可自定義的特點,系統(tǒng)的應用使得自定義分析對象得到可能,對特定的數(shù)據進行分析,以滿足不同的要求,有很強的的實用性。
1.5在用電檢查工作中的應用
計量自動化系統(tǒng)的應用極大的簡化了用電檢查工作。以前,沒有應用此系統(tǒng)的時候,進行線損異常排查、反偷查漏等工作的時候,必須到現(xiàn)場去工作,耗費人力,而且效率不高,對用電檢查工作發(fā)展有很大的制約性。目前,此系統(tǒng)廣泛的應用,使得線損異常排查、反偷查漏等工作就不用天天跑現(xiàn)場,只需要對計量自動化系統(tǒng)平臺上的數(shù)據進行處理即可,然后找出問題的關鍵,然后在進入現(xiàn)場去處理,極大的提高了其工作的效率。同時保證了用電檢查工作的質量。
1.6在用電負荷特性分析中的應用
用電負荷特性分析是供電企業(yè)的工作的重點之一,供電企業(yè)努力開展用電負荷的細分區(qū)域分析的工作,并試圖掌握各類行業(yè)的負荷特性,但是因為缺乏實時的負荷數(shù)據,SCADA系統(tǒng)不能夠滿足其負荷分析的要求,SCADA的分析負荷的能力有限。而計量自動化系統(tǒng)的分析負荷情況的能力很強大,主要的是其存在自定義分析功能,可以分析出制定的范圍的用電負荷的情況。然后經統(tǒng)計分析,就可以掌握各類行業(yè)的負荷特性,同時可以為溫度變化等因素引起的電負荷的情況提供具體可靠的統(tǒng)計數(shù)據,使得對負荷密度的研究得到可能。計量自動化系統(tǒng)的應用,對電網的規(guī)劃發(fā)展起到了很好的促進作用。
1.7在配變運行監(jiān)測中的應用
計量自動化系統(tǒng)可以對公用變壓器的運行數(shù)據進行統(tǒng)計分析,方便工作人員掌握電源、功率等變壓器的相關參數(shù),為工作人員的工作提供必要的數(shù)據。系統(tǒng)對變壓器的監(jiān)測,可以掌握變壓器運行的完整的數(shù)據,有效的對配變的運行進行評估,使得配變運行監(jiān)測安全可靠的進行。
1.8在停電時間統(tǒng)計中的應用
計量自動化系統(tǒng)可以通過后臺來判斷終端是否停電,進行專變和配變停電信息的統(tǒng)工作。按片區(qū)和線進行統(tǒng)計工作,同時利用其強大的自定義統(tǒng)計功能,生成特定的報表。
1.9在錯峰用電管理中的應用
計量自動化系統(tǒng)對錯峰用電的管理有重要意義,其能夠實現(xiàn)錯峰計劃生成、統(tǒng)計、效果分析,這些信息通過特定的途徑,然后傳給營銷系統(tǒng),然后營銷系統(tǒng)進行一定的處理,把這些經過處理的信息傳導制定的人員手中。系統(tǒng)是不間斷工作的,使得工作人員可以完整的掌握用戶的現(xiàn)場用電情況。使得錯峰實時監(jiān)督的效率大大的提高。
1.10在節(jié)能服務工作中的應用
計量自動化系統(tǒng)還能夠實現(xiàn)節(jié)能的目的,主要使用的是Web外網平臺,這個平臺在提供節(jié)能服務的同時,宣傳節(jié)能的思想。特別是用電大客戶,系統(tǒng)對用電數(shù)據的監(jiān)控,方便了供電公司的管理的同時,為用戶的用電優(yōu)化提供了基礎數(shù)據。客戶可以通過登錄端口登錄到負荷管理的相關頁面,進行用電量具體情況的查詢,方便客戶針對性的對用電進行管理,同時計量自動化系統(tǒng),還能生成報表,并提出優(yōu)化建議。計量自動化系統(tǒng)為客戶提供的數(shù)據,方便客戶進行設備的節(jié)能處理等。對于廣大的小用電客戶,計量自動化系統(tǒng)也會提供相應的簡單的數(shù)據,使得小客戶也能對自己的用電進行優(yōu)化,從而達到節(jié)能服務的目的。
2結語
第4篇：電力負荷定義范文
從消費角度分析了碳排放對制定相應的二氧化碳減排政策具有的重要參考價值。結合電力系統(tǒng)的特點，提出了碳排放流的概念，并將其應用于電力負荷的碳排放計算。針對聯(lián)營交易與雙邊交易共存的混合電力市場，提出了一種基于交易的碳排放流計算模型。該模型考慮了負荷所參與電力交易方式的差異。首先，根據各交易對支路潮流的使用份額，將對應于網絡損耗的碳排放分配給所有電力交易。然后，將網絡損耗從原始有損網絡中移去，實現(xiàn)聯(lián)營交易與雙邊交易的解耦。最后，將雙邊電力交易繼續(xù)從網絡中減去，得到只存在聯(lián)營交易的無損網絡。在新網絡中，應用潮流追蹤將相應的碳排放分配給聯(lián)營交易內部的各子交易。將上述計算過程合并，即可得到對應負荷電力消費的碳排放。所得結果可向負荷提供與其電力消費有關的碳排放信息，這將可能影響負荷的消費行為并有助于低碳電力的發(fā)展。最后，以簡單節(jié)點系統(tǒng)為算例，驗證了所提計算模型的有效性。
關鍵詞：
碳排放流；混合電力市場；網損分攤；低碳電力
電力行業(yè)已經成為最大的碳排放源之一，特別是在中國，電力發(fā)電所排放的二氧化碳占總碳排放量的比例多達40%[1-2]。因此，電力行業(yè)的低碳發(fā)展對于二氧化碳減排至關重要。在實現(xiàn)二氧化碳減排的諸多對策中，碳排放交易市場被寄予厚望。為建立碳排放交易市場，多數(shù)研究者認為，應當首先確定合理的碳排放責任，這需要制定一個公平合理的碳排放計算方法。對于電力行業(yè)，傳統(tǒng)的碳排放計算方法，如統(tǒng)計法[3-4]和生命周期分析法[5]，主要關注發(fā)電廠產生的“看得見”二氧化碳排放。這些方法通常假定生產者應當為產品生產過程中所排放的二氧化碳負責。盡管電力消費過程中不產生任何二氧化碳，事實上，發(fā)電所排放的二氧化碳根源于電力消費，消費者應當為電力生產而產生的二氧化碳負責。從消費的角度理解、分析二氧化碳排放是十分必要的。當電力消費對應的碳排放能夠確定，消費者便能夠管理自己的消費行為，以幫助二氧化碳減排。在電力系統(tǒng)中，不同的負荷可能由多個電源供電。由于不同電源的碳排放強度通常不同，前面提到的僅采用一個平均碳排放系數(shù)進行相應碳排放計算的方法不適用于電力系統(tǒng)中負荷的碳排放計算。文獻[6]提出碳排放流的概念來分析網絡中的碳排放流，并將其用于負荷碳排放計算，取得了很好的效果。隨后，研究者針對網絡中的碳排放流展開了多方面的研究。文獻[7-8]分別探討了電力系統(tǒng)中碳排放流的計算方法，并以簡單的系統(tǒng)進行了驗證。文獻[9]進一步研究了碳排放流在系統(tǒng)中的分布機理。文獻[10-12]應用碳排放流的概念對六大區(qū)域電網之間電力傳輸對應的碳排放轉移進行了分析。文獻[13]將碳排放流計算從有功功率延展到復功率，通過復功率潮流追蹤負荷碳排放。文獻[14]則將隨機潮流引入碳排放流的分析，變原有的確定性碳排放流為隨機碳排放流，進一步拓展了碳排放流的應用范圍。上述研究都是基于潮流追蹤所應用的比例共享假設[15-17]。在電力聯(lián)營市場中，負荷消耗的電能沒有被指定供電電源，假定負荷由網絡中所有的電源共同供電、比例共享是合理的。然而，在混合電力市場中，采用雙邊交易的負荷由確定的電源供電，相應的碳排放也應當直接歸算到該負荷，此時比例共享的原則不再合理。因此，在一個混合電力市場中，必須采用新的碳排放計算方法對負荷進行碳排放計算。本文提出一種以交易為分配主體的計算模型，來解決混合電力市場下的負荷碳排放計算問題。計算模型以電力交易為碳排放分配的主體。負荷所消費的電力由聯(lián)營交易和雙邊交易兩部分組成。對于負荷，其雙邊交易和聯(lián)營交易的供電電源一般不同，即碳排放源不同，所以在計算各交易對應的碳排放時，雙邊交易和聯(lián)營交易需分別處理。有損網絡中，網絡損耗由2種交易共同作用而產生，為實現(xiàn)雙邊交易和聯(lián)營交易的解耦，根據各交易對線路的使用份額，將網絡損耗對應的碳排放分配給各交易。將雙邊交易和聯(lián)營交易解耦之后，應用追蹤法計算聯(lián)營交易內部各子交易的碳排放。合并計算即可得到對應負荷總電力消費量的碳排放。上述計算模型考慮了負荷參與的電力交易類型，能夠應用于同時存在雙邊交易和聯(lián)營交易的電力市場。通過對簡單5節(jié)點系統(tǒng)進行測試，驗證了該計算模型的有效性。
1碳排放流在兩種交易方式間的分配
1.1碳排放流分析中的兩個概念在碳排放流分析中，有2個重要的概念：碳流率和碳強度(也稱碳密度)。兩者將碳排放與電力系統(tǒng)中的潮流相結合，構成電力系統(tǒng)碳排放流分析的基礎。根據文獻[6]的定義，碳流率R定義為單位時間內網絡通過的二氧化碳排放量，用來描述網絡中碳排放流的速率，對應于潮流分析中的功率。碳排放強度e則定義為生產單位電能所產生的二氧化碳排放量，用來描述電能的碳排放屬性。
1.2潮流追蹤與碳排放流計算本文所涉及的混合電力市場，有2種形式的電力交易：聯(lián)營交易和雙邊交易。對于雙邊電力交易，功率的源、匯是確定的，相應的，碳排放流的源、匯也是固定的。因此，雙邊交易應當與聯(lián)營交易區(qū)分開來。在無損網絡中，潮流計算通常采用線性的直流潮流方程。由于系統(tǒng)滿足疊加性，所有的雙邊電力交易可以從原始網絡中直接移除，余下的部分即為一個只存在聯(lián)營交易的網絡。然后，基于比例共享原則，負荷處的碳流率可以仿照潮流追蹤追溯其源頭。
2網損碳流率的分配
有損網絡中，網絡損耗由系統(tǒng)中所有的電力交易共同決定。網損的存在使得2種類型的交易不能直接解耦。考慮將網絡損耗單獨處理，以一定規(guī)則分配給不同交易，則去除網損后的網絡可以視為一個無損網絡，即實現(xiàn)了從有損網絡到無損網絡轉換。借助上一節(jié)中的計算方法，系統(tǒng)的碳流率可進一步向各交易分配。直接應用追蹤法，能夠將網絡損耗對應的碳流率分配到各個節(jié)點[8]，但分配結果是基于比例共享原則得到的，不能考慮負荷參與雙邊交易的情況。在混合市場下，碳排放計算的主體是交易，網損碳流率分配過程中，需要區(qū)分雙邊交易和聯(lián)營交易?；诰€路使用份額的分配方法以各個交易為主體，能夠根據各交易對支路的使用份額，將支路損耗對應的碳流率向不同交易進行合理分配。因此，有損網絡中，負荷碳流率計算可分2部分：一部分，根據交易對支路潮流的使用份額，將網絡損耗對應的碳流率分配到不同的交易；另一部分，移除網絡損耗和雙邊交易，形成只存在聯(lián)營交易的無損網絡，應用追蹤法計算負荷參與聯(lián)營交易所應分配的碳流率。然后，合并計算可得到負荷最終應分配的碳流率。首先計算支路損耗對應的碳流率，其可以利用節(jié)點碳強度法求解[18]。但這種方法不能給出支路損耗碳流率的來源構成，在移除網損功率時，不能確定各機組應當減去的功率。考慮用追蹤法求解支路損耗對應的碳流率[8]，將支路損耗視為支路上的一個負荷，原系統(tǒng)擴展到n+l個節(jié)點。利用上一節(jié)介紹的追蹤法，可得到任意節(jié)點負荷向量PD與機組出力的關系。
3算例分析
調用MATPOWER求解各雙邊交易單獨作用下系統(tǒng)的潮流分布。應用式(16)，支路損耗對應的碳流率根據各交易所引起的支路潮流大小進行分配，得到分配結果如表4所示。將網絡損耗和2項雙邊電力交易從原始有損網絡中移除，得到只存在聯(lián)營電力交易的無損網絡。將表3中第3至5列求和，可得機組G1、G2和G3對系統(tǒng)網損的貢獻分別占各自出力的2.8%、3.0%和2.3%。則在新網絡中，機組G1、G2和G3的有功出力分別為47.2、47.0和5.8MW，負荷L1和L2的有功功率需求均為50MW。調用MATPOWER重新計算網絡中的潮流分布，網絡分配矩陣T可由式(8)(9)和(10)計算得出。由式(19)可得每個負荷最終分配到的總碳流率，結果見表6。為便于比較，表中給出了同樣負荷條件下應用文獻[8]中追蹤法所計算的負荷碳流率。對于負荷L2，其通過雙邊交易向機組G1購電。在追蹤法下，消費了等量電能的負荷L1和L2碳排放分配值相差不大。實際上，由于同低碳強度的機組G1有50MW的雙邊交易，負荷L2購買了更多的低碳電力。追蹤法的分配結果不符合購買更多的低碳電，分配到更少碳排放的預期。有損網絡下，本文方法計算得到的負荷L2的分配值比負荷L1少26%。同時，與追蹤法結果相比，負荷L2的碳排放分配值降低了18%。若負荷L2與機組G1的雙邊交易量繼續(xù)增大，2種計算方法下所得到的負荷L2分配的碳流率差異將會更大。上述計算結果表明，本文所提方法能夠計算對應負荷電力消費的碳排放，并且能夠考慮負荷參與雙邊電力交易的情況。同時，計算結果能夠向各個負荷提供其碳排放的構成信息，這使得負荷可以通過以低碳強度電源替代高碳強度電源的方式來減少自身的碳足跡。隨著電力市場的放開，雙邊交易的范圍將逐漸擴大?；诘吞枷M的意識，負荷可能更傾向于向低碳強度機組購電，這將有助于風電、太陽能發(fā)電等低碳電力的發(fā)展。
4結論
第5篇：電力負荷定義范文
【關鍵詞】負荷預測方法
一、電力負荷的構成與特點
電力系統(tǒng)負荷一般可以為城市民用負荷、商業(yè)負荷、農村負荷、工業(yè)負荷以及其他負荷等，不同類型的負荷具有不同的特點和規(guī)律。
可知電力負荷的特點是經常變化的，不但按小時變、按日變，而且按周變，按年變，負荷又以天為單位不斷起伏的，具有較大的周期性，負荷變化是連續(xù)的過程，一般不會出現(xiàn)大的躍變，但電力負荷對季節(jié)、溫度、天氣等是敏感的，不同的季節(jié)，不同地區(qū)的氣候，以及溫度的變化都會對負荷造成顯著的影響。
電力負荷的特點決定了電力總負荷由以下四部分組成：基本正常負荷分量、天氣敏感負荷分量、特別事件負荷分量和隨機負荷分量。
二、負荷預測影響因素
通過實踐證明影響負荷變化的因素有很多，所以負荷是時刻變化的，相關實驗證明負荷預測總負荷（由各個單個負荷組成）一般具有一定的變化規(guī)律，其各分量與總負y（t）的關系可寫為：
Y（t）=N（t）+W（t）+T（t）+S（t）+R（t）
其中字母的具體含義如下所示。
N（t）表示典型負荷分量，其主要的特點在于具有線性變化和周期變化；W（t）表示天氣條件溫度情況，通過分析各種因素的負荷影響程度，得到溫度往往是最重要的氣候影響變量；T（t）表示時間變化的影響，可以大致的歸納為如下三點，即人們作息時間，法定及傳統(tǒng)節(jié)，日季節(jié)變化；S（t）表示特殊事件，比如：自然災害、拉閘限電、系統(tǒng)故障等等。這類事件具有很強的隨機性，難以預測，只能依靠調度人員的經驗判斷；R（t）表示隨機產生的因素，考慮到負荷序列本質上就是一個隨機序列，負荷的隨機分量是負荷中的不遵循規(guī)律的部分，是不能準確預測的，可以通過模型或算法來考慮這些分量。
三、預測電力電量負荷的常用方法
3.1彈性系數(shù)法
電力彈性系數(shù)的基本定義是電力負荷年均增長率和國民經濟年均增長率之比，其主要作用在于可以用來衡量國民經濟發(fā)展和用電需求。該系數(shù)可以大致的分為兩大類，既電力生產彈性系數(shù)和電力消費彈性系數(shù)。使用該種預測方法的前提在于必須預先知道預測期內國民經濟的發(fā)展目標及其年平均增長速度，如果已經事先知道了彈性系數(shù)的預測值，便可以利用國內生產總值的年均增長率來預測出規(guī)劃期所需的電力和電量。該方法的主要缺陷在于需要進行大量統(tǒng)計調研工作。
3.2時間序列法
該方法的原理在于利用負荷的歷史資料，設法建立一個數(shù)學模型，用以描述電力負荷這個隨機變量變化過程的統(tǒng)計規(guī)律性；同時利用該模型建立一定的負荷預測數(shù)學表達式，進而對未來的負荷進行預測。
3.3灰色預測法
該方法的基本原理在于利用關聯(lián)空間、光滑離散函數(shù)等概念定義灰導數(shù)與灰微分方程，進而用離散數(shù)據列建立微分方程形式的動態(tài)模型。利用該方法可以建立GM（1，1）這樣的灰微分方程。還模型是利用離散隨機變量數(shù)經過生成變?yōu)殡S機性被顯著削弱而且較有規(guī)律的生成數(shù)，建立起的微分方程，這樣便于對其變化過程進行研究和描述。
3.5回歸分析法
回歸分析法就是通過對歷史數(shù)據的分析、研究，并考慮和電力負荷有關的各種影響因素，建立起適當?shù)幕貧w預測模型，用數(shù)理統(tǒng)計中的回歸分析方法對變量的觀測數(shù)據統(tǒng)計分析，從而預測未來的電力負荷?；貧w預測模型可以是線性的也可以是非線性的，可以是一元的也可以是多元的，其中一元線性回歸預測是最基本的、最簡單的預測方法。回歸分析法適用于中、短期預測，它的預測精度依賴于模型的準確性和影響因子（如國民生產總值、工農業(yè)生產總值、人口、氣候等）預測值的準確度，該方法只能預測出綜合用電負荷的發(fā)展水平，無法預測出各供電區(qū)的負荷發(fā)展水平，無法進行具體的電網建設規(guī)劃。
四、結果分析
負荷變化具有規(guī)律性和隨機性，規(guī)律性是負荷預測的基礎，隨機性影響到負荷預測精度。負荷預測的任務就是盡可能地充分發(fā)掘負荷歷史數(shù)據中的規(guī)律性來預測未來負荷趨勢。但負荷變化中的隨機因素是客觀存在的，不同地區(qū)、不同時段負荷規(guī)律性的差異都會對負荷預測結果產生很大的影響。因此，分析歷史負荷的穩(wěn)定度，才能全面地評價各相關因素的作用，了解預測誤差的構成，進而使預測人員可以清晰地把握預測過程。
歷史負荷規(guī)律性和穩(wěn)定度辨識又可以歸結為：對歷史負荷進行頻域分析并分解，最后用量化指標給出某地區(qū)某時間區(qū)間內的歷史負荷規(guī)律性的穩(wěn)定程度。本文采用分析工具為譜分析，對懷化地區(qū)和對比地區(qū)（常德地區(qū)）特定時段負荷的內在規(guī)律性和穩(wěn)定度進行分析，并得到量化的指標。
值得指出的是，歷史負荷的規(guī)律性和穩(wěn)定度必然在某種程度上影響預測精度，但是，穩(wěn)定度估計的上、下限只能作為預測的一個參考，不能將穩(wěn)定度和預測精度完全等同起來。
這里先取懷化地區(qū)和常德地區(qū)的2011年3月1日～3月14日系統(tǒng)負荷數(shù)據進行頻域分析比較。以下曲線圖左列是懷化局的，右列是常德局的。
從圖1可以看出懷化局負荷日周期分量和周周期分量占的系統(tǒng)負荷比重相對常德局來說要小些。而懷化局負荷的高頻分量部分波動比常德局劇烈的多，這說明懷化局負荷中隨機成分比重比常德局大，而且隨機變化更加劇烈，更不容易把握，這主要是因為懷化地區(qū)的電鐵負荷比重大。另外常德局負荷低頻分量比重比懷化局大，這說明前者負荷受氣候等緩慢變化因素影響較大；而懷化地區(qū)小水電豐富，但市區(qū)居民負荷不由懷化局供電，空調負荷占懷化地區(qū)系統(tǒng)負荷比重小，因此其低頻分量主要是反映降水的影響。由此看出兩地負荷的地區(qū)性差異較大。
五、結語
電力負荷預測有多種預測方法，每一種預測方法都代表了一種發(fā)展規(guī)律。各種算法均有一定的適用場合，各種預測方法都具有其各自的優(yōu)缺點，沒有一個方法適用于各種負荷預測模型而精度比其他各種方法都高。所以在做負荷預測時，必須結合實際情況，著重從預測目標、期限、精確度和預測耗費等諸多方面，靈活選用較為合適的預測方法，并使用多種不同的方法進行預測，將所得預測結果互為比較，再進行合理的綜合分析與預測，最終得到符合所需精度的預測結果。
第6篇：電力負荷定義范文
為減緩電力資源消耗速度、降低損耗、減少環(huán)境污染，20世紀70年代需求側管理(demandsidemanagement，DSM)得到了人們的青睞，通過提高終端用電效率和優(yōu)化用電方式，減少電量消耗和電力需求。隨著電力市場的發(fā)展和成熟，電力需求呈現(xiàn)出愈加明顯的價格彈性，20世紀90年代引入了需求響應(demandresponse，DR)概念對這種現(xiàn)象進行描述和應用。DR可以定義為用戶接受到供電方發(fā)出的價格信號或者激勵機制后，改變固有的電力消費模式，減少或轉移某時段用電負荷的行為。DR已成為需求側管理的重要技術手段之一，通過合理的電價或激勵設置，使用戶主動參與DR，以實現(xiàn)電力供需平衡、用電優(yōu)化和能源綜合利用等目標。
傳統(tǒng)的人工需求響應(manualdemandresponse)需要管理人員或操作人員手動關停設備或調整設備的運行功率，電網側也只能進行離線的激勵設置，這使得用戶響應產生了時間上的延遲，并且人工響應的可靠性得不到保障，電網側也無法根據用戶響應行為及時調整DR觸發(fā)信號，降低了DR的靈活性和效率[。另一方面，DR自動化將使得負荷調度真正成為可能，在系統(tǒng)優(yōu)化運行中扮演重要角色，從而提高能源利用效率，輔助新能源接入，從這個意義上來說，DR是智能電網的關鍵技術，同時也是最佳應用之一?；谏鲜鲈颍瑢⒆詣踊夹g引入DR實施過程已經很有必要。
美國電力市場環(huán)境開放，目前是世界上實施DR項目最多、種類最齊全的國家。目前，美國將DR分為3個層次：人工需求響應，半自動需求響應和全自動需求響應。半自動需求響應(semi?automateddemandresponse)是指由管理人員通過集中控制系統(tǒng)觸發(fā)DR程序；全自動需求響應(fully-automateddemandresponse)不存在任何的人工介入，通過接受外部信號觸發(fā)用戶側DR程序。
近年來，中國政府陸續(xù)出臺了《需求側管理辦法》、《有序用電管理辦法》、《需求側城市試點財政獎勵管理辦法》等政策法規(guī)，為實施DR提供了必要的政策支持。同時，全國已建立起多種電價結構體系，包括分時電價、尖峰電價、豐枯電價等，部分省市(如安徽、浙江、上海等)還實行了直接負荷控制和可中斷電價補償政策，極大地促進了國內DR的發(fā)展。另外，電力公司采取讓電、錯峰、輪休、避峰等措施進行有序用電管理，這種國內特有的負荷管理方式在用電高峰時極大地保障了電網的安全穩(wěn)定運行。
中國電科院聯(lián)合國內大學、研究機構、電網公司、制造企業(yè)和服務提供商以IECPC118為平臺，牽頭成立了PC118智能電網用戶接口專家組，開展自動需求口向應(automateddemandresponse,Auto-DR)研究和國際標準制定工作。中國希望DR標準為工商業(yè)降低峰值負荷，滿足迎峰度夏、有序用電需求服務[。迄今為止，PC118工作組已完成了PC118標準制定技術報告初稿的編寫，并提出了DR國家標準的制定計劃。同時國家電網公司與霍尼韋爾公司合作在天津開展了智能電網DR示范與可行性項目，在泰達管委會、商業(yè)樓宇、辦公樓和工廠用戶方面部署了Auto-DR系統(tǒng)和裝置，在高峰負荷削減方面發(fā)揮了重要作用。
OpenADR，即開放式自動需求響應通信規(guī)范(openautomateddemandresponsecommunicationsspecification)是智能電網信息與通信技術的一部分，是輔助Auto-DR的技術手段，由美國勞倫斯伯克利國家實驗室(LawrenceBerkeleyNationalLaboratory，LBNL)的DR研究中心(demandresponseresearchcenter，DRRC)完成研究工作。OpenADR通過開發(fā)低成本的通信架構，提高了工商業(yè)DR的可靠性、易操作性、魯棒性和成本效益。當前基于現(xiàn)有通信信息技術的OpenADR已經成功應用于工商業(yè)的Auto-DR項目中。
1.1發(fā)展歷程
對OpenADR的研究起源于2002年加利福尼亞州的大規(guī)模用電危機，此后美國及其它各國的電網公司、政府等力求采用DR技術解決電力需求增長和高峰用電問題。在此背景下，OpenADR研究工作由勞倫斯伯克利實驗室的DR研究中心具體承擔，其發(fā)展歷程如圖1所示列。
通過一系列的試點和測試，2009年4月，加州能源委員會了OpenADR通信規(guī)范1.0版本，并交由結構化信息標準促進組織(OrganizationfortheAdvancementofStructuredInformationStandards，OASIS)和通用通信架構（utilitycommunicationsarchitecture，UCA)負責形成正式標準OpenADR2.0；2010年5月，OpenADR成為美國首批16條智能電網“互操作性”（interoperability)標準之一，“互操作性”意思是各功能單元之間進行通信或傳遞數(shù)據的能力；2011年進行了OpenADR2.0版本的認證和測試；2012年，OpenADR聯(lián)盟將〇penADR2.0a作為美國的國家標準。
OpenADR2.0比OpenADR1.0更全面，涵蓋了針對美國批發(fā)與零售市場的價格、可靠性信號的數(shù)據模型，并且根據滿足DR利益相關方和市場需求的程度，分為不同的產品認證等級，包括OpenADR2.0a，OpenADR2.0b和OpenADR2.0c框架規(guī)范，后一個規(guī)范均比前一個提供更多的服務和功能支持(如事件、報價和動態(tài)價格、選擇或重置、報告和反饋、注冊、傳輸協(xié)議、安全等級等)。
1.2必要性
Auto-DR項目能夠有效地轉移或削減負荷，但是，DR實現(xiàn)的技術模式和方法還未標準化，不利于相關DR應用的推廣，無法解決DR技術、產品或系統(tǒng)之間的通用和互換問題，增加了實施DR項目的成本，不利于實現(xiàn)DR的完全自動化。因此，極有必要形成開放式的通信規(guī)范，使得任何電網公司或用戶都能高效、可靠、便捷地使用信號系統(tǒng)、自動化服務器或自動化客戶端。
制定OpenADR標準的目的是減少成本，促進DR技術的互操作性，為DR技術的應用提供一個公用的、開放式、標準化的接口，使得電價和可靠性信息能夠自動轉換為負荷削減或轉移信息，并利用現(xiàn)有的通信設施(例如因特網)高效、安全、便捷地將其從電網公司傳送至工商業(yè)設備控制系統(tǒng)。OpenADR中開放式的通用數(shù)據模型使得工商業(yè)控制系統(tǒng)能夠通過程序設置及時響應DR信號，并且響應的過程完全自動化，不帶有任何人工介入。
為了推動OpenADR技術的發(fā)展，滿足利益相關方互操作的需要，深入挖掘Auto-DR潛力，成立了專門的OpenADR聯(lián)盟組織，旨在通過合作、教育、培訓、檢測和認證等方式開發(fā)、采用并遵守OpenADR標準。
1.3 OpenADR聯(lián)盟
向所有的相關單位開放，聯(lián)盟成員分為設備供應商(例如系統(tǒng)集成商或控制系統(tǒng)供應商)、電力企業(yè)、政府和研究機構，OpenADR聯(lián)盟理事會成員主要包括霍尼韋爾公司(Honeywell)、太平洋燃氣與電力公司(PG&E)、南加州愛迪生電力公司(SCE)、勞倫斯伯克利國家實驗室(LBNL)等具有一定影響力的成員單位，負責引導并參與設定聯(lián)盟的具體戰(zhàn)略目標和運營政策。
如今，OpenADR聯(lián)盟的主要供應商已超過60個并且在不斷增長，除了聯(lián)盟理事會成員外，還包括西門子公司(Siemens)、江森自控公司(JohnsonControls)、銀泉網絡公司(SilverSpringNetworks)、圣地亞哥天然氣和電力公司(SDG&E)、堪薩斯城市電力電燈公司(KCP&L)、內華達能源公司(NVEnergy)、爾剛能源公司(ErgonEnergy)等，并已數(shù)次邀請我國國家電網公司參與其中。
1.4 OpenADR的主要內容
OpenADR對開放式Auto-DR中的通信規(guī)范問題進行了描述和闡釋，它定義了一種通信數(shù)據模型，通過預先安裝和編程好的控制系統(tǒng)對DR信號做出反應，自動完成通信過程及用戶側響應策略。作為一種通用的通信規(guī)約，OpenADR能夠支撐各種DR項目的實施。
OpenADR通信規(guī)范系統(tǒng)性地介紹了OpenADR的通信架構、數(shù)據模型、功能規(guī)范、應用程序接口(applicationprogramminginterfaces，API)規(guī)范、安全策略和開發(fā)計劃等，重點定義了需求響應自動化月艮務器(demandresponseautomationserver，DRAS)的功能接口與特點，基于自動化平臺，通過通信客戶端為用戶提供包含動態(tài)電價在內的各種DR項目信息。該規(guī)范也用于指導電網公司、能源或企業(yè)管理單位、集成商、硬件和軟件廠商等如何使用DRAS的功能來實現(xiàn)各種DR項目的自動化。
OpenADR通信規(guī)范針對電價和DR激勵信息提出了通信數(shù)據模型，但不包括有關電力削減或轉移策略的詳細信息。OpenADR的通信系統(tǒng)能夠連續(xù)運行、協(xié)調并傳輸電價或激勵信息至工商業(yè)控制系統(tǒng)。自動化客戶端可以連續(xù)監(jiān)測這些信息，并將其轉換為設備內部的自動控制策略。
2 OpenADR的通信架構
OpenADR通信架構如圖2所示，用戶或負荷聚合商(loadaggregator)借助應用程序設計接口API，通過因特網與DRAS通信，同樣，電網公司也借助API通過因特網與DRAS通信。通信架構的設計確定了通信系統(tǒng)的結構以及數(shù)據模型中需要涉及的實體(即任何可以接受或發(fā)送信息的硬件或軟件進程)，OpenADR為所有實體提供了相關的通用數(shù)據模型，為高效傳輸信息提供了基礎。
圖2OpenADR通信架構Fig.2OpenADRcommunicationarchitecture通信架構中，DRAS是Auto-DR項目基礎設施的一個重要組成部分，從電力公司角度來看，DRAS是通過通用的信息映射結構建立動態(tài)電價或DR激勵信息配置文件的載體，使得Auto-DR項目的通信能夠完全自動化[，它的功能和特點促進了用戶響應的自動化程度，OpenADR標準通過DRAS為所有DR供應商和用戶提供了通用的語言和平臺。
OpenADR1.0中定義了3種典型DRAS接口：
1)電力公司/ISO接口，用于動態(tài)電價或DR事件信息；2)用戶操作員接口，用于追蹤或接收電價或事件類DR信息，并配置信息映射結構；
3)客戶端接口，支持OpenADR客戶端使用簡單或智能客戶端信息。3種接口如圖3所示，根據實際情況，不一定要求上述3種接口都有，例如當DRAS屬于電力公司并整合在其信息技術基礎設施中時，電力公司接口是不需要的。
2 OpenADR數(shù)據模型
通用數(shù)據模型作為系統(tǒng)的核心部分，定義了模型中訪問和交換元素的語義，從而促進了DR項目的開展。數(shù)據模型可以用幾個實體關系圖表示，每個實體關系圖通過實體、關系、屬性描述數(shù)據結構，每個實體的特性包括實體名、主鍵、外鍵及屬性域。為了在各個實體間高效共享模型數(shù)據，OpenADR定義了一套可擴展標記語言(extensiblemarkuplanguage，XML)格式化信息，用來描述模型元素的標識符和值。
圖4顯示了電力公司/ISO開始一個DR事件時涉及到的所有實體，在所有實體中，電力公司/ISODR事件(UtilityDREvent)實體用來詳細描述與一個DR時間相關的所有信息。
圖4中，每個電網公司DR事件實體包含一系列相關的事件信息實例；電網公司項目(UtilityProgram)實體描述關于DR項目的所有信息，從DRAS和參與者的角度用一系列的屬性描述項目是如何管理和執(zhí)行的，屬性包括名稱、時間、參與者、執(zhí)行優(yōu)先權等；事件信息類型(EventInfoType)實體是電力公司項目實體的一部分，用來詳細描述信息類型，例如實時電價、負荷削減或轉移量等，屬性包括名稱、上下限、變化時間表等；參與者賬戶(ParticipantAccount)實體則描述了所有與參與者有關的信息，屬性包括參與者名稱、資格證書、所屬群體、參與項目等。
3 OpenADR的相關應用
4.1系統(tǒng)及裝置
1) 負荷管理裝置。美國著名的DR服務提供商霍尼韋爾公司在各種用戶、各種設備上安裝了約150萬個基于OpenADR的負荷管理裝置來支撐DR，其中一種數(shù)字觸屏式可編程恒溫器UtiUtyPRO，在居民和商業(yè)建筑中安裝了大約40萬個，能夠在電力高峰期幫助限制能源消耗，以促進電力公司的DR項目。
2) 智能終端通信模塊。銀泉網絡公司為各種智能終端設備配置了基于OpenADR的通信模塊，用于接收和傳輸實時數(shù)據信息。該通信模塊能夠連接電網公司側的通信網絡和用戶側的家庭局域網。同時，銀泉網絡公司還和許多供應商合作配置了電表中的通信模塊，促進了高級量測體系的開發(fā)。
3) DR系統(tǒng)?；裟犴f爾公司旗下的智能電網服務供應商Akuacom建立了一套應用OpenADR的DR系統(tǒng)，其開放式的智能電網通信架構用于自動傳輸電價和DR激勵信號。該系統(tǒng)的核心部分就是支撐OpenADR的軟件操作平臺——DRAS。
4) DR交易網絡。UtilityIntegrationSolutions股份有限公司(UISOL)成功地將OpenADR整合到他們的DR交易網絡(demandresponsebusinessnetwork，DRBizNet)中，使得電力公司和用戶間的DR交易操作過程能夠完全自動化。
4.2試點工程
自2003年至今，美國開展了大量的OpenADR研究和實踐。OpenADR聯(lián)盟成員在加州和美國其他地區(qū)也進行了許多DR試點和現(xiàn)場試驗，開發(fā)出許多OpenADR相關的系統(tǒng)和裝置，驗證了OpenADR標準在實際Auto-DR項目中的可操作性。
1)加州電力公司動態(tài)尖峰電價項目。
加州電力公司曾利用動態(tài)尖峰電價來削減尖峰負荷。2003—2005年夏季，勞倫斯伯克利實驗室開展了一系列測試，目的有2個：一是開發(fā)并評估傳輸DR信號的通信技術，因為各個商業(yè)建筑的控制系統(tǒng)使用的是不同的協(xié)議和通信功能；二是了解和評估用戶使用的用電控制策略。該項目中各個用戶的平均和最大峰荷削減情況如表1所示，負荷基線(即不執(zhí)行DR項目時各個用戶的電力需求)基于氣候敏感基線模型計算。
表1平均和最大峰荷削減情況Tab.12003、2004年只是用動態(tài)價格模擬測試，2005年正式采用了尖峰電價進行結算。文獻[27]和介紹了2005年尖峰電價的設計方法和測試結果，包括在現(xiàn)場試驗當中用到的通信設施，用以傳輸電價或激勵信號至設備能量管理控制系統(tǒng)(energymanagementandcontrolsystems，EMCS)或相關的建筑自動化控制系統(tǒng)。同時，文獻[27]還給出了一個尖峰電價項目的負荷形狀案例研究。在該項目中，太平洋燃氣與電力公司就利用了勞倫斯伯克利國家實驗室和Akuacom公司開發(fā)的DRAS將尖峰電價傳輸?shù)浇K端設備。
2)太平洋燃氣與電力公司參與需求側競價項目。
2007年夏季，加州開展了尖峰電價和需求側競價(demandbidding，DBP)項目，通過自動化技術和通信技術的應用，讓許多不同類型的用戶高效地參與到DR項目中。其中太平洋燃氣與電力公司預期
通過安裝、測試并運行Auto-DR系統(tǒng)，削減15MW的峰荷時段電力負荷。文獻[29]闡述了太平洋燃氣與電力公司基于自動化平臺執(zhí)行需求側競價項目的方法，結果顯示2007年Auto-DR系統(tǒng)的安裝和運行情況已經超出了太平洋燃氣與電力公司的預定目標。在參與項目之前用戶只需要確定他們的負荷削減量和時間，而其實際執(zhí)行則是基于OpenADR的Auto-DR技術的全自動化過程。
3) 西雅圖動態(tài)電價測試項目。
2008年11月，勞倫斯伯克利實驗室開展了一項動態(tài)電價測試項目[25]，在西雅圖地區(qū)的部分商業(yè)建筑中安裝了基于OpenADR的Auto-DR系統(tǒng)，用以削減冬季的早高峰負荷，通過現(xiàn)場試驗驗證了開展Auto-DR項目的可行性。OpenADR系統(tǒng)利用因特網和政府或企業(yè)局域網傳輸DR信號，商業(yè)建筑中設備能量管理控制系統(tǒng)接收到DR信號后開始自動執(zhí)行控制策略。該項目設置了常態(tài)和高電價2種水平的電價，在早高峰負荷的3h內電價變?yōu)楦唠妰r狀態(tài)，但該電價僅用于測試，用戶的實際電費依然按照原來的單一電價結算。結果表明，商業(yè)建筑的平均負荷削減量達到14%，其中暖通空調和照明設備是最佳的DR資源。
4) 加州DR資源參與輔助服務市場項目。
2009年，力口州獨立系統(tǒng)運營商(CAISO)開展了一個試點項目，將非居民用戶的DR資源作為非旋轉備用競價參與日前輔助服務市場。DR資源必須滿足非旋轉備用的要求：①10min內可開始響應；②響應可持續(xù)2h；③能向CAISO提供實時的遙測數(shù)據。在加州輔助服務市場中，這些DR資源與其它所有發(fā)電資源一起進行優(yōu)化求解，每個參與用戶的設備上都安裝了實時遙測裝置，以保證CAISO能夠對其負荷情況進行實時監(jiān)測。當需要使用DR資源時，利用OpenADR通信裝置將信號傳輸至參與用戶的設備能量管理控制系統(tǒng)，從而觸發(fā)其自動響應策略。試點項目結果表明，OpenADR通信架構可用于該輔助服務市場。
5) 加州小型商業(yè)建筑Auto-DR試點項目。
2009年，加州在部分小型商業(yè)建筑中對OpenADR系統(tǒng)進行測試。據調查顯示，加州小型商業(yè)建筑的夏季尖峰負荷為10~12GW，占據了整個夏季尖峰負荷的10%~15%。文獻闡述了小型商業(yè)建筑利用OpenADR通信架構自動參與DR的方法。該項目中，DR信號分為10級(0~9級)，第0級是正常用電模式，第9級是削減負荷量最多的用電模式，如果設備的負荷削減量不夠，CAISO會發(fā)送更高等級的信號至設備控制系統(tǒng)，反之發(fā)送更低等級的信號。現(xiàn)場試驗顯示，小型商業(yè)建筑利用OpenADR通信架構參與尖峰時段的負荷削減完全可行。
5結論
1) Auto-DR是美國發(fā)展智能電網的戰(zhàn)略性技術之一，是通過調動用戶資源，降低高峰負荷，提高電網可靠性，減少電廠投資和環(huán)保壓力，促進新能源接入的關鍵技術。DR標準化有利于促進Auto-DR的互操作，帶動智能電網與用戶互動技術的發(fā)展。OpenADR的發(fā)展歷程表明，先進技術的發(fā)展和推廣一方面有賴于技術本身的先進性和其帶來的巨大收益潛力，另一方面也需要高效的技術研發(fā)體系和有效的推廣形式，通過聯(lián)合研究團體、設備制造企業(yè)、產品應用企業(yè)等單位，促進相關技術的研發(fā)和推廣。
2) OpenADR在美國已發(fā)展近10a，并且已有多個成功應用的案例，初步展現(xiàn)出其巨大的技術優(yōu)勢和商業(yè)潛力，促進了美國Auto-DR的發(fā)展。但是OpenADR是在美國的電力市場環(huán)境下開發(fā)出來的，有一整套與電力市場相對應的政策法規(guī)，如果將其推廣到中國，可能會出現(xiàn)適應性和操作性問題，如何完善OpenADR使其適應中國的電力體制還有待進一步的研究和實踐。
第7篇：電力負荷定義范文
關鍵詞：線損率 線損管理 技術措施 管理措施
中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）011-162-02
在提倡節(jié)約電能，提高能源利用率的今天，供電企業(yè)試圖提高經濟效益，采取一定科學合理的管理和技術措施降低線路供電時的損耗至關重要。線損率是衡量電力企業(yè)經濟效益水平和經營狀態(tài)的重要經濟技術指標。因此，對于每個電力企業(yè)而言，完善優(yōu)化線損管理措施，降低線損率是需要解決的普遍問題。
1 線損定義及種類
1.1 線損的定義
在輸送和分配電能時，電力系統(tǒng)中各元件、設備以及線路產生電能損失的總和稱為線損。線損率體現(xiàn)著電力企業(yè)進行系統(tǒng)規(guī)劃設計、經營管理、生產運行以及經濟效益的綜合水平，是對電力企業(yè)進行考核的一項重要指標。
1.2 線損的分類
線損可以分為三類：固定損耗、可變損耗以及其它損耗，以下分別介紹。
固定損耗即電網中元件、設備或線路產生與負荷無關的電能損耗，只隨著外加電壓、產品質量以及設備容量的變化而變化。主要包括變壓器鐵損、電容電纜的介質損耗、設備線圈鐵耗以及絕緣子損耗等。其最大的影響因素是變壓器鐵芯中的兩類損耗，即磁滯和渦流損耗，統(tǒng)稱為變壓器空載損耗，即鐵損。
可變損耗即電網中元件、設備或線路產生與負荷有關的電能損耗，隨負荷電流變化而不同。主要包括變壓器銅損、設備線圈銅損以及輸配電線路的損耗。其最大的影響因素是流過設備或線路中的電流，可變損耗與電流二次方成正比。
2 線損的影響因素
2.1 設備及技術因素
2.1.1 線路損耗過高
（1）由于電網規(guī)劃的不合理，使得電源與負荷中心相距較遠，輸電距離過長必然導致線損增加；
（2）導線截面設計不合理，使得導體不能處于最佳運行狀態(tài)使得線損增加；
（3）由于線路老化或瓷件污穢等原因，導致絕緣等級降低，引起線損增加；
（4）不能合理進行無功補償，無功不足或過補償都會影響企業(yè)的供電能力，從而增加線損。
2.1.2 變電主設備損耗過高
（1）由于技術及經濟制約，不能及時更新改造高耗能的主變；
（2）電力系統(tǒng)處于不合理運行方式，導致主變無法運行在其經濟運行曲線下，引起損耗增加；
（3）系統(tǒng)無功補償不足時導致無功嚴重穿越，再通過變壓器和線路的傳輸，引起功率因數(shù)很低，損耗增加；
（4）主設備老化使得介質損耗增加，導線接頭處線夾接觸電阻增加，以及瓷瓶和瓷套的泄漏電流增加，這些原因都會導致?lián)p耗增加。
2.1.3 配電網損耗過高
（1）配電網中，變壓器容量不匹配負荷，引起損耗增加；
（2）安裝配電變壓器時，其位置偏離負荷中心，導致?lián)p耗增加；
（3）低壓無功補償設備無法合理地補償無功，比如低谷時過補，高峰時欠補，都會導致?lián)p耗增加；
（4）沒有設置合理的電壓等級；
（5）低壓配電線路三相負荷不平衡，增大了中性線電流，導致?lián)p耗增加。
2.2 管理因素
2.2.1 管理制度不健全，觀念陳舊
就目前來說，電網中有大量線損不明原因，不知去向，主要是由于電力企業(yè)沒有健全的線損管理制度。同時，由于進行線損管理時，管理人員觀念較陳舊，沒有創(chuàng)新的管理制度，比如工作人員激勵機制等，無法將線損管理責任落到實處。
2.2.2 管理、技術人員素質需要加強
對于降低線損的每項具體工作和措施，都需要管理、技術人員親自實現(xiàn)。此時，對管理、技術人員專業(yè)素質的提高十分重要。因為進行線損管理的專業(yè)性，若執(zhí)行人員專業(yè)素質不高必將引發(fā)一系列不利的問題。
3 線損管理的具體措施
各電力部門進行線損管理時，原則為由粗放型向科學、合理、規(guī)范管理轉化，并可以形成良性循環(huán)，從而達到降低線損，節(jié)省企業(yè)供電成本，提高經濟收益的目的。考慮到目前我國電網中線損管理存在的問題及線損的影響因素，本文就管理而言提出以下措施。
3.1 完善管理制度
目前，電網中線損率較高的一個重要原因是電力企業(yè)的管理制度不完善，因此，加強和完善管理制度勢在必行，主要需完善以下兩個方面的制度：
（1）用電普查制度。電力部門需通過完善該制度堵塞營業(yè)漏洞，降低線損；
（2）營業(yè)普查制度。該制度可以有效杜絕偷漏電，從而達到降低線損的目的。
3.2 提高管理、技術人員的素質
電力企業(yè)管理、技術人員自身的素質作為降低線損的基礎，提高他們的專業(yè)和職業(yè)素質至關重要。一方面，通過學習相關知識，提高電力企業(yè)管理、技術人員的學習能力及創(chuàng)新意識；另一方面，電力企業(yè)管理、技術人員應克服畏難情緒，敢于面對困難，解決問題，不能只依賴于新技術及（下轉第185頁）（上接第162頁）新方法降低網損，而忽略了人員和管理的作用。
3.3 完善線損管理激勵機制
進行線損管理時，應用于創(chuàng)新，引入工作人員激勵機制，該措施十分重要。對于激勵機制的完善，必須以建立一個科學的電網線損管理體系為基礎，可以分級管理線損，責任到人，各負其責。對使電力企業(yè)線損有所降低，為企業(yè)帶來經濟效益的工作人員有所獎勵，同時，對于使線損率一直居高不下的工作人員，給與處罰。線損管理的激勵機制可以增強工作人員的積極性和責任感，從而達到使線損降低的最終目標。
4 降低線損的技術措施
4.1 加強無功電壓管理，優(yōu)化網絡結構
進行無功補償時，依據的原則是就近補償，盡量避免遠距離傳輸無功。在合適的地點合理地增加和配置無功補償裝置，一方面可以使負荷功率因數(shù)提高，優(yōu)化無功潮流，從而降低有功和電壓損耗；另一方面，可以使得發(fā)電機發(fā)出的無功、線路及變壓器傳輸?shù)臒o功都減少，從而大大減低線損。另外，合理的無功補償還可以提高變壓器和線路的輸送能力，改善電壓質量，優(yōu)化用戶的功率因數(shù)。電力企業(yè)可以通過內監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測各節(jié)點的運行電壓，及時調整反饋，避免電力系統(tǒng)中各設備和元件的長期“過壓”或“欠壓”運行。
4.2 主變合理運行
主變的合理運行主要包括兩個方面的內容：（1）對主變臺數(shù)進行合理安排；（2）對主變分接頭位置進行合理調節(jié)。電網中，如果變電站負荷較小，主變并列運行會增加損耗，但是，如果變電站負荷較大，主變并列運行則可以降低損耗。因此，在實際工作中，應按照變電站的實際負荷情況，實時調整主變的運行方式，選擇單臺或并列運行，以此確保主變經濟運行，降低空載損耗。而對主變分接頭位置的合理調整，可以實現(xiàn)無功分層、分區(qū)就地平衡，降低超負荷運轉損耗，從而降低網損，
4.3 推廣新技術、新設備、新工藝及新材料
比如目前國內外新型節(jié)能變壓器的使用，可以很明顯地降低變壓器的空載損耗。同時，新型合金導線的應用，也可以很顯著地降低網損。
4.4 合理確定無功補償容量
電網中配備無功補償設備，進行無功補償可以有效地減低線損，但并不是安裝了無功補償設備就會有良好的減低線損的作用，取決于無功補償總容量和分組容量的確定。合理配置無功必須將電壓水平、負荷曲線、配變容量等一系列因素考慮在內，避免“超補”或“欠補”。
4.5 調整負荷曲線及平衡三相負荷
供電量相同時，負荷峰谷差越大，網絡的線損也越大。因此，當負荷峰谷差較大時，可采用雙回線的供電方式。而在低壓網絡中，如果變壓器三相負荷不平衡，不僅對變壓器的安全運行有不利影響，還會增加線損，因此，電力企業(yè)應通過調整三相不平衡電流及時調整三相負荷，以減低線損，確保電力系統(tǒng)安全運行。
5 結束語
總之，科學地進行線損管理、采取科學措施降低線損率不僅可以提高電力部門和企業(yè)的經濟效益，還可以節(jié)約大量資源，提高能源利用率。同時，科學的線損管理和降低線損措施的采取也是一項復雜、長期的工作，需要各部門人員共同的努力。我們應該相信，只要優(yōu)化和完善管理制度，采取有效方法措施，電網線損工作一定會有更好的發(fā)展，為企業(yè)帶來更好的經濟效益。
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第8篇：電力負荷定義范文
關鍵詞：分布式發(fā)電；配電網；影響
中圖分類號：TM72 文獻標識碼：B 文章編號：1009-9166（2010）029(C)-0093-01
一、分布式發(fā)電技術
（一）分布式發(fā)電的定義
分布式發(fā)電，國際大電網委員會（CIGRE）定義為：“非經規(guī)劃的或中央調度型的電力生產方式，通常與配電網連接，一般發(fā)電規(guī)模在5―100MW”。通常分布式發(fā)電是指靠近用戶或負荷，通過配置小容量的發(fā)電設施（幾十千瓦到幾十兆瓦），滿足特定用戶的需要，來達到經濟、高效、可靠地發(fā)電，是相對于傳統(tǒng)集中式發(fā)電而言。從更廣泛的定義來看，分布式發(fā)電指的是任何安裝在用戶附近的發(fā)電設施，包括熱電聯(lián)產、冷熱電聯(lián)產以及各種儲能技術等，而不論這種發(fā)電形式的規(guī)模大小和一次能源的使用類型。
二、分布式發(fā)電對配電網的影響
傳統(tǒng)的配電網潮流是由變電站流向各負荷，但是分布式發(fā)電的接入，使得潮流不再單向地由電源流向用戶側，潮流方式的改變會對中低壓配電網產生重要影響，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
（一）對配電網規(guī)劃的影響
DG的出現(xiàn)使電力系統(tǒng)的負荷預測、規(guī)劃和運行與過去相比有更大的不確定性。DG給配電網規(guī)劃帶來的影響包括幾個方面：（1）大量的用戶安裝DG為其提供電能，使得配電網規(guī)劃更加難以準確預測負荷的增長情況，從而影響規(guī)劃。（2）分布式發(fā)電雖然可以減少電能損耗和配電系統(tǒng)的建設投資費用，但是位置和規(guī)模不合適的分布式發(fā)電電源，反而可能導致電能損耗的增加，降低電網可靠性，使得建設投資費用增加。（3）大量DG的接入使得配電網對大型發(fā)電廠和輸電的依賴逐步減少，原有的單向電源饋電潮流特性也發(fā)生很大的變化。因此，合理的選擇分布式電源的位置和容量十分重要。
（二）對配電網網損、配電網潮流的影響
在配電網中的負荷近旁接入分布式發(fā)電系統(tǒng)后，整個網絡的負荷分布和線路潮流分布主要有三種情況：（1）是所有負荷節(jié)點處的負荷量均大于該節(jié)點處分布式電源的輸出量。（2）是至少有一個負荷節(jié)點處的負荷量小于該節(jié)點處分布式電源的輸出量，但系統(tǒng)的總負荷量大于所有分布式電源的輸出總量。（3）是至少有一個負荷節(jié)點處的負荷量小于該節(jié)點處分布式電源的輸出量，且系統(tǒng)的總負荷量小于所有分布式電源的輸出總量。對于（1），分布式發(fā)電的引入沒有改變潮流的方向，但配電網中所有線路的損耗減??；對于情況二，分布式發(fā)電的引入使線路潮流產生逆流，可能導致網絡中某些線路的損耗增加，但配電網的總體線路損耗有可能減?。粚τ谇闆r三，如果所有分布式電源的發(fā)電總量小于兩倍的負荷總量，那么分布式發(fā)電的影響與情況二相同，否則將使配電網的線路損耗增加。由此可見，引入分布式發(fā)電會改變線路潮流的方向和大小，可能增大也可能減小線路損耗，這取決于分布式電源的位置、與負荷量的相對大小以及網絡的拓撲結構等因素。如果配電網中含有風力發(fā)電或太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，由于它們的發(fā)電容量輸出與氣候有關，具有隨機變化的特性，以上三種負荷分布情況可能會在配電網中交替出現(xiàn)，使系統(tǒng)的潮流具有隨機性，傳統(tǒng)的潮流算法將不再適用。
（三）對電能質量的影響
DG接入配電網后，大量的電力電子轉換器增加了非線性負載，將會引起電網諧波污染，DG對電能質量的影響主要體現(xiàn)在兩方面：（1）電壓閃變。DG引起電壓閃變的原因主要有：某個大型分布式單元的啟動、分布式輸出突然變化、分布式單元和反饋環(huán)節(jié)的電壓反饋控制設備相互作用的影響。目前采用的解決方法是要求分布式單元的擁有者減少分布式單元的啟動次數(shù)。（2）易產生大量諧波。由于DG本身就是一個諧波源，并且DG是通過基于電力電子技術的逆變器接入配電網，因此不可避免的帶來大量諧波。雖然DG的引入會造成電壓閃變和大量諧波，但另一方面，DG也存在改善電能質量的潛力，當電網關聯(lián)負載較大時，DG可以快速投入使用，使系統(tǒng)盡可能的減少故障，從而保證了電能質量。此外，電力電子技術正迅速發(fā)展，使得復用自身的電力電子轉換器成為可能，利用現(xiàn)有的電力電子設備吸收或釋放有功、無功，從而改善了系統(tǒng)的電能質量，減少了系統(tǒng)的額外投資。
（四）對繼電保護的影響
DG引入配電網后，配電網成為一個多電源系統(tǒng)，網絡將不再是純粹的單電源、輻射狀供電網絡。若線路發(fā)生故障，短路電流的大小、流向以及重合閘的動作行為都會受到DG的影響，使得現(xiàn)有保護的判斷依據不能對系統(tǒng)運行現(xiàn)狀做出正確的判斷，可能出現(xiàn)拒動、誤動、重合閘不成功、失去保護的選擇性、降低保護的靈敏度等。若將DG引入現(xiàn)有的配電網絡中，需要對現(xiàn)有的保護方法和整定原則進行較大范圍的調整和修改，這部分內容的研究將是一個全新的研究方向。
第9篇：電力負荷定義范文
虛擬電廠的定義
目前,從整個世界范圍來看,虛擬電廠的研究和實施主要集中于歐洲和北美。根據派克研究公司(PikeResearch)公布的數(shù)據,截至2009年底,全球虛擬電廠總容量為19.4GW,其中歐洲占51%,美國占44%;截至2011年底,全球虛擬電廠總容量增至55.6GW[11]。然而,歐洲與美國虛擬電廠的應用形式有著顯著的不同,歐洲各國的虛擬電廠亦各具特色。歐洲現(xiàn)已實施的虛擬電廠項目[13,16灢19],如歐盟虛擬燃料電池電廠(virtualfuelcellpowerplant,VFCPP)項目、荷蘭基于功率匹配器的虛擬電廠項目、歐盟FENIX(flexibleelectricitynetworktointegrateexpected)項目以及德國專業(yè)型虛擬電廠(professionalVPP,ProViPP)試點項目,主要針對實現(xiàn)DG可靠并網和電力市場運營的目標考慮而來,DG占據DER的主要成分;而美國的虛擬電廠主要基于需求響應計劃發(fā)展而來,兼顧考慮可再生能源的利用,因此可控負荷占據主要成分。因此,盡管虛擬電廠的概念已提出十余年之久,但對于虛擬電廠的框架尚無統(tǒng)一的定義[20]。
在文獻[11]中,虛擬電廠被定義為依賴于軟件系統(tǒng)遠程、自動分配和優(yōu)化發(fā)電、需求響應和儲能資源的能源互聯(lián)網;在文獻[21]中,虛擬電廠被定義為與自治微網相同的網絡;在文獻[22灢23]中,虛擬電廠被定義為眾多連接于低壓配電網絡的熱電聯(lián)產發(fā)電機組的組合;在文獻[24]中,虛擬電廠被定義為不同類型的分散在中壓配電網不同節(jié)點的DER的集合;在文獻[25]中,虛擬電廠被定義為一個多技術和多站點異質實體;在文獻[26]中,虛擬電廠由可接于配電網絡任意節(jié)點的具有豐富操作模式和可用性的一系列技術組成;在文獻[27]中,虛擬電廠被定義為以直接集中控制方式聚合可控分布式能源(controllabledistributedenergy,CDE)單位或主動用戶網(activecustomernetworks,ACN)的信息通信系統(tǒng)。
歐洲FENIX項目將虛擬電廠的概念(如圖1所示)定義為:虛擬電廠聚合眾多不同容量的DER,通過綜合表征每一DER的參數(shù)建立整體的運行模式,并能夠包含聚合DER輸出的網絡影響。虛擬電廠是DER投資組合的一種靈活表現(xiàn),可以在電力市場簽訂合同并為系統(tǒng)操作員提供各種服務[19]。圖1中:G表示機組;L表示負荷。
綜合看來,虛擬電廠概念的核心可以總結為“通信”和“聚合”。虛擬電廠可認為是通過先進信息通信技術和軟件系統(tǒng),實現(xiàn)DG、儲能系統(tǒng)、可控負荷、電動汽車等DER的聚合和協(xié)調優(yōu)化,以作為一個特殊電廠參與電力市場和電網運行的電源協(xié)調管理系統(tǒng)。
目前,國內有些文獻將“能效電廠”稱之為虛擬電廠,這與文中所述“虛擬電廠”的概念有所不同,但二者都屬于廣義上的虛擬電廠。能效電廠是指通過采用高效用電設備和產品、優(yōu)化用電方式等途徑,形成某個地區(qū)、行業(yè)或企業(yè)節(jié)電改造計劃的一攬子行動方案,降低用電負荷,等效產生富余電能,從而達到與實際電廠異曲同工的效果[28灢30]?？梢钥闯?能效電廠的實現(xiàn)形式在于需求側的有效節(jié)電,而虛擬電廠的實現(xiàn)形式在于電源側有效分配和管理DG發(fā)電、儲能充放電和可控負荷。
虛擬電廠與微網的區(qū)別
虛擬電廠和微網是目前實現(xiàn)DG并網最具創(chuàng)造力和吸引力的2種形式[5]。對于微網的定義,國內一般認為:微網是指由DG、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監(jiān)控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng),是一個能夠實現(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng),既可以與外部電網并網運行,也可以孤立運行[6灢7]。微網技術的提出旨在解決DG并網運行時的主要問題,同時由于它具備一定的能量管理功能,并盡可能維持功率的局部優(yōu)化與平衡,可有效降低系統(tǒng)運行人員的調度難度[7]。實際上,盡管虛擬電廠和微網都是基于考慮解決DG及其他元件整合并網問題范疇,但二者仍有諸多區(qū)別。
1)設計理念。微網采用自下而上的設計理念,強調“自治”,即以DG與用戶就地應用為主要控制目標,實現(xiàn)網絡正常時的并網運行以及網絡發(fā)生擾動或故障時的孤島運行。而虛擬電廠的概念強調“參與”,即吸引并聚合各種DER參與電網調度和電力市場交易,優(yōu)化DER組合以滿足電力系統(tǒng)或市場要求為主要控制目標,強調對外呈現(xiàn)的功能和效果。
2)構成條件。微網的構成依賴于元件(DG、儲能、負荷、電力線路等)的整合,由于電網拓展的成本昂貴,因此微網主要整合地理位置上接近的DG,無法包含相對偏遠和孤立的分布式發(fā)電設施。虛擬電廠的構成則依賴于軟件和技術:其轄域(聚合)范圍以及與市場的交互取決于通信的覆蓋范圍及可靠性;轄域內各DER的參數(shù)采集與狀態(tài)監(jiān)控取決于智能計量(smartmetering)系統(tǒng)的應用;DER的優(yōu)化組合由中央控制或信息單元進行協(xié)調、處理及決策。因此,引入虛擬電廠的概念不必對原有電網進行拓展,而能夠聚合微網所轄范圍之外的DG。
3)運行模式。微網相對于外部大電網表現(xiàn)為單一的受控單元,通過公共耦合開關,微網既可運行于并網模式,又可運行于孤島模式。而虛擬電廠始終與公網相連,即只運行于并網模式。
4)運行特性。微網的運行特性包含2個方面的含義,即孤島運行時配電網自身的運行特性以及并網運行時與外部系統(tǒng)的相互作用[9灢10]。而虛擬電廠作為聚合能量資源構成的特殊電廠,其與系統(tǒng)相互作用的要求比微網更為嚴格,可用常規(guī)電廠的統(tǒng)計數(shù)據和運行特性來衡量虛擬電廠的效用,如:有功/無功負載能力、出力計劃、爬坡速度、備用容量、響應特性和運行成本特性等[26];其轄域內配電網的運行特性則由配電電系統(tǒng)操作員(distributionsystemoperator,DSO)進行衡量。#p#分頁標題#e#
虛擬電廠的關鍵技術
1.協(xié)調控制技術
虛擬電廠的控制對象主要包括各種DG、儲能系統(tǒng)、可控負荷以及電動汽車。由于虛擬電廠的概念強調對外呈現(xiàn)的功能和效果,因此,聚合多樣化的DER實現(xiàn)對系統(tǒng)高要求的電能輸出是虛擬電廠協(xié)調控制的重點和難點。實際上,一些可再生能源發(fā)電站(如風力發(fā)電站和光伏發(fā)電站)具有間歇性或隨機性以及存在預測誤差等特點,因此,將其大規(guī)模并網必須考慮不確定性的影響。這就要求儲能系統(tǒng)、可分配發(fā)電機組、可控負荷與之合理配合,以保證電能質量并提高發(fā)電經濟性。為實現(xiàn)上述目標,文獻[36]指出通常規(guī)劃入虛擬電廠的DG一般由若干可再生能源發(fā)電站和至少一座傳統(tǒng)能源發(fā)電站構成,并建立了線性規(guī)劃優(yōu)化分配模型;文獻[33]則認為虛擬電廠可由若干可再生能源發(fā)電站組成,但其中至少一座電站需完全可控,并建立了基于加速粒子群算法的優(yōu)化分配模型;文獻[34]將區(qū)域風力發(fā)電機組和常規(guī)水、火電機組及儲能設備聚合為虛擬電廠,建立虛擬電廠數(shù)據模型,并采用實際電網運行數(shù)據驗證了方案的可行性;文獻[35]研究了小型核反應堆與沿海風電場以虛擬電廠形式聚合后風電的波動問題;文獻[36]研究了高風電滲透率電力系統(tǒng)中聚合需求響應資源的優(yōu)化運行問題。
此外,對于不具有不確定性的DER聚合,文獻[37]基于熱電聯(lián)產發(fā)電系統(tǒng)和儲能裝置建立混合整數(shù)優(yōu)化模型,并基于CPLEX軟件進行了仿真;文獻[38]針對虛擬電廠優(yōu)化的多目標問題提出了加權多目標協(xié)同管理方法;文獻[39]提出了聚合居民熱控負荷的控制模型;文獻[40]對由電動汽車、可控負荷和聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)以虛擬電廠方式聚合管理以提供負荷頻率控制功能進行了研究;文獻[41]提出了基于虛擬電廠的直接負荷控制模型并進行了實地測試;文獻[42灢44]提出了考慮用戶舒適約束的聚合家居溫控負荷的控制策略和維持電壓穩(wěn)定性、提供系統(tǒng)旋轉備用輔助的虛擬電廠模型;文獻[45灢47]考慮將上述虛擬電廠模型應用到風電場有功調度、配用電側可再生能源集成等領域;文獻[48灢49]針對大規(guī)模電動汽車作為儲能系統(tǒng)以虛擬電廠形式調度管理并參與電力市場的問題進行了研究;文獻[50]基于系統(tǒng)工程理論提出了虛擬電廠系統(tǒng)的概念,并在隨后的虛擬電廠試點實驗中測試了平衡功能。
虛擬電廠的控制結構主要分為集中和分散控制。在集中控制結構下,虛擬電廠的全部決策由中央控制單元———控制協(xié)調中心(controlcoordinationcenter,CCC)制定。如圖2所示[38],虛擬電廠中的每一部分均通過通信技術與CCC相互聯(lián)系,CCC多采用能量管理系統(tǒng)(energymanagementsystem,EMS),其主要職責是協(xié)調機端潮流、可控負荷和儲能系統(tǒng)。圖中:ICT表示信息通信技術。
EMS根據其優(yōu)化目標進行工作,其優(yōu)化目標包括:發(fā)電成本最小化、溫室氣體排放量最小化、收益最大化等[51]。為達到上述優(yōu)化目標,EMS需要接收每一單位的狀態(tài)信息并據此作出預測,尤其對于可再生能源發(fā)電機組,如風力發(fā)電和光伏發(fā)電機組。此外,電網中可能發(fā)生阻塞問題的信息在虛擬電廠運行的優(yōu)化過程中也起到至關重要的作用。根據接收到的信息,EMS可以選擇最佳解決方案,優(yōu)化電網運行[52]。集中控制結構最易于實現(xiàn)虛擬電廠最優(yōu)運行,但擴展性和兼容性受到一定的限制。
在分散控制結構中,決策權完全下放到各DG,且其中心控制器由信息交換取代,如圖3所示。信息交換只向該控制結構下的DER提供有價值的服務,如市場價格信號、天氣預報和數(shù)據采集等。由于依靠即插即用能力,因而分散控制結構比集中控制結構具有更好的擴展性和開放性。
2.智能計量技術
智能計量技術是虛擬電廠的一個重要組成部分,是實現(xiàn)虛擬電廠對DG和可控負荷等監(jiān)測和控制的重要基礎。智能計量系統(tǒng)最基本的作用是自動測量和讀取用戶住宅內的電、氣、熱、水的消耗量或生產量,即自動抄表(automatedmeteredreading,AMR),以此為虛擬電廠提供電源和需求側的實時信息。作為AMR的發(fā)展,自動計量管理(automaticmetermanagement,AMM)和高級計量體系(advancedmeteringinfrastructure,AMI)能夠遠程測量實時用戶信息,合理管理數(shù)據,并將其發(fā)送給相關各方。對于用戶而言,所有的計量數(shù)據都可通過用戶室內網(homeareanetwork,HAN)在電腦上顯示。因此,用戶能夠直觀地看到自己消費或生產的電能以及相應費用等信息,以此采取合理的調節(jié)措施。
3.信息通信技術
虛擬電廠采用雙向通信技術,它不僅能夠接收每一單元的當前狀態(tài)信息,而且能夠向控制目標發(fā)送控制信號。應用于虛擬電廠中的通信技術主要有基于互聯(lián)網的技術,如基于互聯(lián)網協(xié)議的服務、虛擬專用網絡、電力線路載波技術和無線技術(如全球移動通信系統(tǒng)/通用分組無線服務技術(GSM/GPRS),3G等)。在用戶住宅內,WiFi、藍牙、Zigbee等通信技術構成了室內通信網絡[13]。
根據不同的場合和要求,虛擬電廠可以應用不同的通信技術。對于大型機組而言,可以使用基于IEC60870灢5灢101或IEC60870灢5灢104協(xié)議的普通遙測系統(tǒng)。隨著小型分散電力機組數(shù)量的不斷增加,通信渠道和通信協(xié)議也將起到越來越重要的作用,昂貴的遙測技術很有可能將被基于簡單的TCP/IP適配器或電力線路載波的技術所取代[51,53]。在歐盟VFCPP項目中,設計者采用了互聯(lián)網虛擬專用網絡技術;荷蘭功率匹配器虛擬電廠采用了通用移動通信技術(UTMS)無線網通信技術;在歐盟FENIX項目中,虛擬電廠應用了GPRS技術和IEC104協(xié)議通信技術;德國ProViPP的通信網絡則由雙向無線通信技術構成。
虛擬電廠的運行
虛擬電廠最具吸引力的功能在于能夠聚合DER參與電力市場和輔助服務市場運行,為配電網和輸電網提供管理和輔助服務。為實現(xiàn)其最佳效益,進行了諸多研究,例如:文獻[54]建立了DG和可控負荷參與日前電力市場的運行框架和模型;文獻[55]對文獻[54]進行了改進;文獻[56灢57]設計了基于市場運營框架和不同的運行策略;文獻[58灢59]則提出了虛擬電廠的優(yōu)化競價策略;文獻[60灢61]提出將功率匹配器技術應用于虛擬電廠等。按功能不同,虛擬電廠可劃分為兩大模塊———商業(yè)型虛擬電廠(commercialVPP,CVPP)和技術型虛擬電廠(technicalVPP,TVPP)[19,26,51,62],其運行的基本框架如圖4所示。圖中:TSO表示輸電系統(tǒng)操作員。下文將基于此兩大模塊,對虛擬電廠的運行進行具體闡述。
1.商業(yè)型虛擬電廠
商業(yè)型虛擬電廠是從商業(yè)收益角度考慮的虛擬電廠,是DER投資組合的一種靈活表述。其基本功能是基于用戶需求、負荷預測和發(fā)電潛力預測,制定最優(yōu)發(fā)電計劃,并參與市場競標。商業(yè)型虛擬電廠不考慮虛擬電廠對配電網的影響,并以與傳統(tǒng)發(fā)電廠相同的方式將DER加入電力市場。圖5具體說明了商業(yè)型虛擬電廠活動的輸入與輸出[19]。商業(yè)型虛擬電廠投資組合中的每一DER向其遞交運行參數(shù)、邊際成本等信息。將這些輸入數(shù)據整合后創(chuàng)建唯一配置文件,它代表了投資組合中所有DER的聯(lián)合容量。加之市場情報,商業(yè)型虛擬電廠將優(yōu)化投資組合的潛在收益,制定發(fā)電計劃,并同傳統(tǒng)發(fā)電廠一起參與市場競標。一旦競標取得市場授權,商業(yè)型虛擬電廠與電力交易中心和遠期市場簽訂合同,并向技術型虛擬電廠提交DER發(fā)電計劃表和運行成本信息[26]。商業(yè)型虛擬電廠可代表任意數(shù)量的DER,同時DER也可以自由選擇一個商業(yè)型虛擬電廠代表其加入電力市場。商業(yè)型虛擬電廠的商業(yè)職責可以由許多市場活動者來履行,包括現(xiàn)任能源供應商,獨立第三方或新的市場準入者。#p#分頁標題#e#
2.技術型虛擬電廠
技術型虛擬電廠是從系統(tǒng)管理角度考慮的虛擬電廠,考慮DER聚合對本地網絡的實時影響,并代表投資組合的成本和運行特性。技術型虛擬電廠提供的服務和功能包括為DSO提供系統(tǒng)管理、為TSO提供系統(tǒng)平衡和輔助服務。圖6概括了技術型虛擬電廠活動的輸入和輸出[19]。本地網絡中,DER運行參數(shù)、發(fā)電計劃、市場競價等信息由商業(yè)型虛擬電廠提供。技術型虛擬電廠整合商業(yè)型虛擬電廠提供數(shù)據以及網絡信息(拓撲結構、限制條件等),計算本地系統(tǒng)中每一DER可作出的貢獻,形成技術型虛擬電廠成本和運行特性。技術型虛擬電廠的成本及運行特性同傳統(tǒng)發(fā)電廠一起由TSO進行評估,一旦得到技術確認,技術型虛擬電廠將控制DER執(zhí)行發(fā)電計劃[26]。技術型虛擬電廠的運行需要本地網絡信息和網絡控制功能,因此DSO是最適合實現(xiàn)技術型虛擬電廠運行的選擇。運用技術型虛擬電廠的概念,DSO也可視為主動配電網操作員,通過使用DER提供的輔助服務以優(yōu)化網絡操作。同時,主動配電網操作員可以將這些服務提供給其他系統(tǒng)操作員。商業(yè)型虛擬電廠和技術型虛擬電廠的主要功能及虛擬電廠所能提供的輔助服務總結如表1所示。
虛擬電廠在中國的發(fā)展前景與開展建議
目前,虛擬電廠在中國還是一個嶄新的概念,但虛擬電廠的特點符合中國電力發(fā)展的需求與方向,在中國有著廣闊的發(fā)展前景,具體體現(xiàn)在以下幾個方面。
1)虛擬電廠是高效利用和促進新能源和可再生能源發(fā)電的有效形式。近年來,中國的新能源和可再生能源發(fā)電規(guī)模持續(xù)快速增長。如前所述,可再生能源發(fā)電具有單機容量小、出力具有間歇性和隨機性等特點,其單獨并網往往會對大電網造成諸多影響。然而,可再生能源發(fā)電連同其他DG聚合成虛擬電廠的形式參與大電網的運行,通過內部的組合優(yōu)化,可消除可再生能源發(fā)電對外部系統(tǒng)的間歇性和隨機性影響,提高電能質量,實現(xiàn)對可再生能源發(fā)電的高效利用。與此同時,開展虛擬電廠將使可再生能源發(fā)電從電力市場中獲取最大的經濟收益,縮短成本回收周期,吸引和擴大對可再生能源發(fā)電的投資,從而促進新能源和可再生能源的發(fā)展。此外,現(xiàn)行的可再生能源發(fā)電工程補貼僅考慮了電量就地消納的接網工程建設運行費用,沒有考慮可再生能源發(fā)電遠距離送出、送受端電網擴建等因素[63],不利于可再生能源發(fā)電的發(fā)展。虛擬電廠的概念強調DER對大電網呈現(xiàn)的功能和效用,很大機會上需要進行中、遠距離輸電。因而,虛擬電廠在中國的開展將對解決這一問題起到重要的促進作用。
2)虛擬電廠是推動智能電網建設的重要環(huán)節(jié)。中國《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》已將大力發(fā)展DER,推進智能電網建設作為推動能源方式變革的重點任務。虛擬電廠的社會經濟效益符合智能電網解決能源安全與環(huán)保問題,應對氣候變化,保證安全、可靠、優(yōu)質、高效的電力供應,滿足經濟社會發(fā)展對電力多樣化需求的總體目標和基本要求。虛擬電廠技術的基礎是通信技術、協(xié)調控制技術、智能計量技術,亦是智能電網發(fā)展所需的關鍵技術。虛擬電廠的運行方式符合智能電網信息化、自動化、互動化的基本特征?？偟膩碚f,虛擬電廠技術的發(fā)展對推動中國智能電網的建設具有重要的作用。在未來,虛擬電廠應當成為智能電網的重要組成部分。
3)虛擬電廠對于完善中國的電力市場體制具有重要的促進作用和指導意義。虛擬電廠的一大重要特征是能夠聚合DER參與電力市場的運營。電價是電力市場建設的核心問題,而虛擬電廠的盈利正是源于動態(tài)電價的激勵。虛擬電廠在中國的開展將加快電價由政府定價向政府與市場定價協(xié)同并重的轉變。在電力市場中,虛擬電廠既具有傳統(tǒng)電廠的某些特征,如穩(wěn)定出力、批量售電,同時又具有特殊性,主要表現(xiàn)在多樣化的電能來源。正是由于其多樣化的發(fā)電資源,虛擬電廠既可參與前期市場、實時市場,又可參與輔助平衡市場。借鑒虛擬電廠參與多種電力市場的運營模式及調度框架,將對完善中國的電力市場體制起到積極的促進和指導作用。
當然,虛擬電廠亦非完全適合中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀,針對中國實際情況,對未來開展虛擬電廠提出以下幾點建議。1)鼓勵用戶積極參與虛擬電廠。虛擬電廠在中國還是一個嶄新的概念,用戶及DG所有者對其知之甚少。然而,虛擬電廠的實施需要用戶及大量私有DG的支持,這就要求相關部門積極宣傳參與虛擬電廠的益處,并制定一系列的鼓勵機制,從而在不同地區(qū)建立虛擬電廠試點項目。2)合理規(guī)劃虛擬電廠的范圍及職能。盡管虛擬電廠能夠代表不同DER所有者的需求并能夠為系統(tǒng)提供多種服務,但在中國電力市場并不完善的情況下,為避免管理和調度混亂,應當合理規(guī)劃虛擬電廠的范圍和職能,如在城區(qū)等負荷密集地區(qū)以可控負荷構成虛擬電廠,作為系統(tǒng)備用,或削減高峰用電;在鄉(xiāng)村或郊區(qū),以大規(guī)模DG、儲能等構成虛擬電廠,實現(xiàn)對系統(tǒng)的穩(wěn)定和持續(xù)供電。3)制定合理的競爭機制和有針對性的政策,完善電力市場運營機制。虛擬電廠與傳統(tǒng)電廠的效用基本相同,但發(fā)電來源豐富多樣。為鼓勵新能源和可再生能源發(fā)電的發(fā)展,中國制定了一系列相應的優(yōu)惠和補貼政策。一方面,為了避免投機倒把行為以及不必要的購電支出,虛擬電廠的實施應由政府主導,系統(tǒng)調度機構和供電公司負責實施,購電電價應根據虛擬電廠中的可再生能源所占成分區(qū)別設定,同時規(guī)定可再生能源發(fā)電應盡量并網,并進一步完善現(xiàn)行的分時電價辦法,鼓勵和促進用電高峰時用戶節(jié)電和DG發(fā)電。另一方面,應區(qū)別對待不同職能的虛擬電廠(如以DG尤其是可再生能源發(fā)電為主的供電虛擬電廠,以參與前期市場為主,實時市場為輔,輔助服務市場為補充;以可控負荷和少量DG為主的備用或平衡虛擬電廠,以參與輔助服務市場為主,實時市場為輔)。
結語
