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近年來，全球正大力發(fā)展分布式可再生能源發(fā)電，但其隨機性和間歇性的特點使得并網(wǎng)面臨巨大挑戰(zhàn)，導(dǎo)致棄風(fēng)、棄光率居高不下。如何提高新能源利用率成為當(dāng)前的研究熱點。需求響應(yīng)（Demand Response, DR）作為一種靈活性資源參與電力系統(tǒng)的調(diào)峰和備用，通常被認為是儲能設(shè)備的低成本替代，充分挖掘DR潛力，通過DR來適應(yīng)可再生能源發(fā)電大規(guī)模接入系統(tǒng)，將成為未來智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。

分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展為DR的實施提供了有利的應(yīng)用平臺。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)意外事件時，通過采用先進的測量技術(shù)和通信系統(tǒng)，需求側(cè)資源能夠及時做出反饋，調(diào)整用電需求，實現(xiàn)源荷之間的供需平衡。同時將DR項目納入電力系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度中，能夠達到削峰填谷、節(jié)能減排等效果。

當(dāng)前形勢下，國內(nèi)外已有諸多學(xué)者對計及DR的優(yōu)化調(diào)度問題進行了研究。

在國內(nèi)，有學(xué)者以最大消納風(fēng)電和系統(tǒng)運行成本最小為目標，建立了計及大規(guī)模風(fēng)電和需求響應(yīng)參與的電力系統(tǒng)隨機調(diào)度模型，用以解決風(fēng)電出力的不確定性；有學(xué)者利用分布式系統(tǒng)內(nèi)部需求側(cè)負荷來解決電力市場交易時所面臨的新能源出力波動問題，證明了對負荷進行調(diào)度，能夠很好地抵消新能源機組的隨機性，使系統(tǒng)獲得更高收益。

國外電力市場較國內(nèi)更為開放，其研究目標更多地聚焦在緊急需求響應(yīng)、能量市場等方面。有學(xué)者提出了一種DR資源對系統(tǒng)短期充裕性影響分析的評估模型，研究了緊急需求響應(yīng)在削減高峰負荷、提高負載因數(shù)等方面取得的成效，說明了DR資源能夠有效提高系統(tǒng)的可靠性；有學(xué)者分析了輔助服務(wù)DR項目在n-k安全約束機組組合中的應(yīng)用，作為一種備用方式，因其平抑新能源波動性的快速響應(yīng)優(yōu)勢，得到了一定應(yīng)用。

目前，我國正在進行電力市場改革，電價及激勵政策尚未完善，有必要針對中國具體國情，將DR資源納入日前調(diào)度計劃，加強需求側(cè)與供電側(cè)的互動，提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和可靠性。

此外，大多數(shù)調(diào)度策略在優(yōu)化管理過程中并沒有深入研究系統(tǒng)內(nèi)不確定因素導(dǎo)致的收益風(fēng)險。投資組合理論等風(fēng)險度量方法可用于權(quán)衡資產(chǎn)收益和風(fēng)險的關(guān)系，且已在電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

• 有學(xué)者詳細歸納了隨機規(guī)劃模型中常用的風(fēng)險度量方法，包括利潤方差法、風(fēng)險價值（Value-at-Risk, VaR）法、條件風(fēng)險價值（Conditional Value-at-Risk, CVaR）法等。其中CVaR作為一種有效的風(fēng)險度量手段已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的風(fēng)險管理。
• 有學(xué)者采用CVaR方法，提出了基于風(fēng)險規(guī)避的優(yōu)化運行框架，以提高風(fēng)電等隨機性電源接入后系統(tǒng)在電力市場中的收益。
• 有學(xué)者為了提高分布式電源和DR接入系統(tǒng)的收益，根據(jù)不確定性隨機變量的分布信息，利用CVaR建立系統(tǒng)風(fēng)險評估體系。
• 有學(xué)者計及了可再生能源出力及市場電價不確定性，搭建了風(fēng)險約束的隨機規(guī)劃模型，將CVaR風(fēng)險作為約束條件，對系統(tǒng)面臨的風(fēng)險進行約束，進而提高系統(tǒng)運行可靠性。

但CVaR方法在應(yīng)用過程中需滿足不確定性隨機變量服從某一確定分布，這與實際應(yīng)用不符。在工程實際中，存在新能源出力和電價等不確定因素，而且由于環(huán)境、市場以及預(yù)測技術(shù)的限制，很難獲得其分布的準確信息，一般只能掌握其部分信息。因此，用以描述隨機變量的分布本身也具有不確定性，導(dǎo)致CVaR理論在評估風(fēng)險過程中產(chǎn)生不可忽視的誤差，這也限制了CVaR理論的應(yīng)用，CVaR對只掌握部分隨機變量分布信息的情況并不適用。

東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院、內(nèi)蒙古電力培訓(xùn)中心、國網(wǎng)吉林省電力有限公司長春供電公司、國網(wǎng)四川省電力公司廣安供電公司的研究人員在已有研究基礎(chǔ)上，進一步提出了基于最差條件風(fēng)險價值（Worst-case Conditional Value-at-Risk，WCVaR）理論的收益-風(fēng)險組合優(yōu)化調(diào)度模型，利用WCVaR理論處理不確定性隨機變量分布信息不完全問題，進而量化可再生能源出力、負荷以及市場電價不確定性給資源調(diào)度管理帶來的低收益風(fēng)險。同時，將需求響應(yīng)和可靠性指標融入日前調(diào)度模型中，協(xié)調(diào)解決發(fā)電側(cè)和需求側(cè)的供需互動問題，實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟和可靠運行。通過仿真算例驗證了所提模型的可行性和有效性。

圖1 計及DR的日前調(diào)度計劃框架

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

研究者通過模型求解和算例分析得出以下結(jié)論：

• 1）新能源出力、負荷以及電價的不確定性大大增加了系統(tǒng)低收益風(fēng)險，利用WCVaR建立的收益-風(fēng)險模型，對不確定性隨機變量產(chǎn)生的潛在風(fēng)險進行評估，更直觀地描述收益與風(fēng)險之間的關(guān)系，為系統(tǒng)運營商制定能量分配策略提供參考。
• 2）所提模型在日前調(diào)度基礎(chǔ)上融入需求響應(yīng)項目，建立供需互動機制，在一定程度上能夠降低系統(tǒng)風(fēng)險，最大化運行收益。
• 3）模型中引入了可靠性指標，并通過期望停電損失將可靠性指標轉(zhuǎn)換為經(jīng)濟性指標，實現(xiàn)了系統(tǒng)運行經(jīng)濟性與安全性的有效統(tǒng)一。
• 4）為避免確定性概率分布在評估風(fēng)險時存在的誤差，在隨機變量部分分布信息已知情況下建立的WCVaR指標，更能真實反映系統(tǒng)的實際收益風(fēng)險，且經(jīng)Lagrange理論簡化的模型具有線性規(guī)劃形式，理論上可保證其同解性，易于計算實現(xiàn)，有一定的應(yīng)用價值。

以上研究成果發(fā)表在2020年第3期《電工技術(shù)學(xué)報》，論文標題為“供需互動分布式發(fā)電系統(tǒng)收益-風(fēng)險組合優(yōu)化建模及其可靠性分析”，作者為張虹、侯寧、葛得初、勇天澤、陳剛。