在电力市场中,实施需求响应的目的是通过价格机制与激励手段促使用户改变用电行为,增加电力市场的价格弹性,从而减少高峰电力负荷与市场成员操纵市场的几率,降低价格波动风险与系统整体成本,增加系统安全可靠性,提高市场经济效率,促进环境与社会的可持续发展。这是用户、系统与社会等多方共赢的目标。实现这一目标的关键是按什么方式给用户激励以及给用户多少激励才能充分激起用户实施需求响应。对需求响应的研究大多集中在需求响应的作用、电价机制、需求侧管理风险、可中断负荷合同模型等方面。实际上,根据用户在事故期间的需求响应状况,即用户响应性能(demand response performance,DRP),实施激励便是鼓励与引导用户主动卖出其响应资源的重要策略。其中公平合理的性能评价与量化规则是维持与发展需求侧响应资源的重要环节。常用的量化用户响应性能的方法是把其定义为用户表记录的实际用电量与其基本负荷的差额。用户基本负荷(customer baseline load,CBL)是指用户在事故期间不实施需求响应的情况下,每小时可能消耗的负荷,这是对未发生情况的一个估计值。有了这个估计值,就可以计算用户在事故期间的负荷削减量,进而评价用户的响应性能,并依此对用户进行奖惩,激励用户合理规划电力需求、主动进行需求响应,从而减少系统峰荷值,促进电力系统的安全可靠运行。因此,用户基本负荷的计算是基础,用户需求响应性能评价是桥梁,而对用户的经济补偿是诱导手段。
用户响应性能反映用户的响应意愿与响应能力,是独立系统运行者(independent systemoperator,ISO)评价需求响应资源可靠性的重要指标。研究将讨论用户基本负荷的计算原则和方法,分析用户响应性能的评价方法,并对用户的经济补偿算法进行讨论。通过对美国PJM及CaliforniaISO、New York ISO和New England ISO等所用算法进行比较分析,指出可按用户响应性能数值细分用户响应的重要性等级。
(1)用户基本负荷的计算目的与原则
计算用户基本负荷的目的是在事故期间为用户的需求响应性能提供公平评价的基础,给用户以经济激励或处罚,促使更多的用户实施需求响应,为资源规划、方案规划和经济效益合算提供依据,最终实现电力系统经济可靠运行。
用户基本负荷计算的原则是公平合理、准确简明、数据典型、最小化投机机会、最大化需求响应收益。公平合理是指制定计算规则时要考虑负荷类型(负荷规模、负荷时间等),并保障需求响应资源买卖双方的利益;准确简明是指计算出的用户基本负荷要尽量减少偏差,同时易于管理者与用户理解和使用;数据典型是指所选择的历史数据要与所估算用户的基本负荷强相关;最小化用户的投机机会是指计算规则要具有抑制用户投机行为(人为地抬高基本负荷获得超额激励的行为)的功能, 使用户无机会投机或使其投机行为得不偿失;最大化需求响应的收益是指规则要能起到聚拢并高效利用需求侧资源的作用。
(2)用户基本负荷的计算方法
用户基本负荷的计算按负荷类型分为能量基本负荷计算与容量基本负荷计算;按时间分为日前基本负荷计算与实时基本负荷计算等。不同类型的计算方法一般不同,美国不同ISO计算用户基本负荷的方法存在差别,但这些方法基本上都包括3个要素:数据选择原则、计算方法和修正算法。数据选择原则决定选择哪些数据参与基本负荷的估算;计算方法是对参与运算的数据采用何种运算,常用的有求历史典型日负荷平均值法与基于制冷度日(cooling degree days,CDD)的回归法;修正算法是对特殊情况产生的影响进行计算,一般按事故前若干小时的负荷对基本负荷进行修正,常用的有乘法因子修正法和加法因子修正法。
需求响应性能的评价原则与用户基本负荷的计算原则基本相同,这是因为前者是建立在后者基础上的。需求响应性能是对用户响应效果的最终评价,也是 ISO 给予用户经济激励或惩罚的依据。因此需求响应性能的计算一定要公平合理,以激励用户的响应行为,实现需求响应效益的最大化。
需求响应性能的计算方法有绝对计算法(负荷削减量法)与相对指标法。
1)绝对计算法。负荷削减量等于用户基本负荷减去用户实际负荷。负荷削减量越大,响应性能越好。
对于只有发电机组的用户,其在事故期间比平时增加的出力相当于负荷削减量。对于既有负荷削减、又有发电机组的情况,其负荷削减性能是 2 种方式的性能之和。
2)相对指标法。该方法是建立在基本负荷计算基础上的。为方便比较规模或类型不同的用户响应性能,有 2 种性能指标法:认缴性能指标(subscribed performance index,SPI)法与峰荷性能指标(peak performance index,PPI)法。SPI是用户实际每小时削减的负荷与其认缴负荷削减量之比,它用来评价用户完成其承诺的真实性能。只要需求响应方案允许用户就其需求响应资源事先作出削减承诺或参与竞价销售,就可以应用 SPI 来评价用户的削减性能,如EDRP、ICAPSCR、DADRP与DSASP等。SPI 等于1,表示该用户的表现达到了其认缴目标;SPI小于 1,表示该用户的性能未达到负荷削减目标;SPI大于1,表示该用户超额完成了负荷削减目标。PPI 是用户在事故期间实际每小时平均负荷削减量与非同时峰荷需求的比值。非同时峰荷代表用户最高负荷水平,因此在任何情况下,削减值都不可能比非同时峰荷大,即PPI最大是 1,此时用户的所有负荷都从电网切除。PPI 可用来表示用户的相应技术潜力。PPI低,意味着该用户当前较少有负荷削减机会,需要给其额外的技术支持、 指导与信息或采用更高级的实现技术。PPI与用户规模结合起来,可以考察不同负荷类型用户的相对负荷削减潜力。
指标评价的结果表明了资源的可靠性,它为ISO提供了仅根据用户的承诺来判断这些可调度资源可靠性的一种方法。性能指标越高,负荷削减作为应对峰荷事故的手段越可靠,为取得总体削减效果所需的参与用户越少,交易成本与管理成本也越少。 2100433B