1、基于需求側響應的能源互聯網協同優化關鍵技術研究摘要：能源互聯網是實現我國能源革命目標的關鍵，而互聯網技術將成為推動我國能源產業轉型和發展的重要手段。在能源互聯網背景下，分散化的能源市場和能源網絡結構使得傳統的電力需求側響應將逐步向綜合需求側響應(integrateddemandresponseIDR)的方向發展。本技術報告從能源互聯網和IDR的基本概念出發，首先闡述IDR資源在能源互聯網系統中的作用和IDR實施的關鍵技術，再結合電動汽車與電網電能的雙向交換(vehicle-to-grid,V2G)對電網的影響為例來加以說明。其次，從發電成本、環境成本以及備用成本三個方面建立兼容需求側可調控資源

2、的分布式能源系統經濟優化運行模型，從理論上分析分布式能源系統參與需求側負荷優化管理能縮減大量電網成本，同時提高需求側的用戶滿意度。最后在分析能源互聯網與新能源電力系統兼容性的基礎上，提出能源互聯網的源的布糊”協同優化運營模式，總結其協調優化的關鍵技術，并提出相應的政策建議及展望。關鍵詞：能源互聯網、需求側響應、V2G、分布式能源、經濟模型、協同優化1、引言社區節能是一個公眾項目，也是彩生?S生態圈內不以盈利為目的環保E化產品。通過互聯網+人工智能十大數據”的方式重構了社區能源管理模式聯通了線上線下資源，2015年，彩生活深圳事業部的110多個社區通過E能源技術改造和社區節能系統構建，完成了10

3、00多萬度的節電量。為進一步深化社區節能改造，保持創新源動力，E能源運營企業安彩華公司與浙江大學聯合成立了能源研究院，針對物業管理能源板塊的需求進行專業化定向技術研發，在彩生活社區部分光照覆蓋較好的區域，比如樓頂和停車棚等區域引入太陽能光伏發電，通過與政府合作，獲得資金支持，反哺社區發展。同時，線下亦在進一步開發太陽能發電及產熱、蓄能、電動車充電樁、海水淡化、雨水收集與中水回用等技術的研發、使用。E能源難能可貴的是，它不僅通過開源節流產生的財富影響了資本市場，更重要的是它推動了社區向積極、正面、可持續發展的方向前行。E能源將聯合所有可能幫助社區實現節能的力量，探索環保低碳智慧社區的發展之路。相

4、信隨著第三方企業和更多資源涌入社區，創新模式將逐步形成，屆時E能源不僅可以達到收支平衡、自力運營，還能實現盈利，進而達到惠及社區居民，推進社區發展的目標。而構建能源互聯網不僅需要依靠能源技術自身的創新，同時需要強調能源技術與其他領域先進技術的相互融合，也需要能源體制乃至能源生產消費模式的變革。因此新一輪電力體制改革應運而生，即中發20159號文關于進一步深化電力體制改革的若干意見，以下簡稱意見，于2015年3月正式下發。意見中對于深化電力體制改革的總體思路符合我國國情和國家戰略方針，其目標是建立一個真正有效的電力市場機制，培育市場主體，健全完善市場機制，使市場在配置電力資源中發揮決定性作用；核

5、心價值取向是建立一個綠色低碳、節能減排和更加安全可靠、實現綜合資源優化配置的新型電力治理體系，推動我國電力生產結構、消費結構及技術結構的整體轉型。一方面，意見在深化電力體制改革的總體思路和基本原則中充分體現了清潔、高效、安全、可持續的電力系統發展方向以及堅持節能減排的基本原則，明確了提高可再生能源發電和分布式電源并網比例、支持節能降耗機組上網、提高需求側管理水平、完善跨省跨區電力市場交易等重點任務，將發展綠色低碳、節能減排放在了十分重要的位置。另一方面，意見中指出要開放電網公平接入，完善并網運行服務以及要開放用戶側分布式電源市場。鼓勵支持分布式電源發展，支持新能源、節能降耗和資源綜合利用機組上

6、網。這為我國分布式電源以及新能源發電指明了發展方向，對我國促進新能源發電消納利用以及電力資源大范圍優化配置都具有重要的現實意義。近幾年分布式能源如風電、光伏等可再生清潔能源發展迅速，截至2015年全球風電裝機容量已經達到63GW,光伏裝機容量達到59GW,可再生能源已經在全球的能源生產結構中占據了一定的比例，但可再生能源所具有的不可儲存、強隨機波動等特性，對現有的能源電力系統穩定高效運行造成一定的影響。因此，在可再生能源逐步替代傳統能源的混合能源時代，如何實現可再生能源的高效利用，促進可再生能源與傳統能源的協調優化，保證能源電力系統安全、低碳、高效、經濟運行是目前亟需解決的問題。針對上述問題，

7、傳統的電力需求側響應逐步向綜合需求側響應（integrateddemandresponseIDR）方向發展14,實現供應側多類型能源協同互補，系統供需雙側資源協調互動，具有能源生產與交易分散化、系統數據與信息透明化特征的新型能源供需體系10-13。IDR是能源互聯網中實現用戶深度參與系統調控，傳遞能源市場價格信號，參與能源市場的重要切入點。本技術報告從能源互聯網和IDR的基本概念出發，首先闡述IDR資源在能源互聯網系統中的作用和IDR實施的關鍵技術，并結合電動汽車與電網電能的雙向交換（V2G）對電網的影響為例來加以說明。其次，從發電成本、環境成本以及備用成本三個方面建立兼容需求側可調控資源的分

8、布式能源系統經濟優化運行模型，從理論上分析分布式能源系統參與需求側負荷優化管理能縮減大量電網成本，同時提高需求側用戶的滿意度。最后在分析能源互聯網與新能源電力系統兼容性的基礎上，提出能源互聯網的源的布布”協同優化運營模式，總結其協調優化的關鍵技術，并提出相應的政策建議及展望。2、相關理論2.1 能源互聯網和需求側響應概述能源互聯網是一套完整的能源生態系統，如圖1所示，其中包括能源供給、能源需求響應、傳輸、形式轉換、數據應用、信息管理以及運行調度控制等。在能源互聯網中能源供給和消費的形式更為多樣化，相互之間的轉換也更為靈活多變，由此總結出能源互聯網的如下特征：1）能源形式的多元化和高滲透率；2）

9、大量的分布式能源接入使得能源的生產側、傳輸側和需求側在地理上不再分隔；3）更為靈活的能源交互需要跨區域的潮流分布和多源間的協同調度支持；4）多種能源間的交互需要海量的數據量測處理和多元應用；5）社會的互動參與成為影響能源互聯網安全經濟運行的核心內容。加施可卡啊圖1能源互聯網示意大量的分布式資源接入用戶側，使得能源生產與消費一體化程度更加明顯，而能源消費也面臨更為多樣化的選擇。評價能源調配質量的重要依據將主要參考用戶參與度,能源交易以及對不同能源形式的傾向性選擇，勢必帶來能源交易的自由化和多邊化發展綜合需求側響應(integrateddemandresponseeIDR)的概念由傳統電力需求側響

10、應(demandresponseDR)衍生而來，與能源互聯網中多能源互聯網絡以及多能源市場具有強伴生關系，是電力需求側響應理論在能源互聯網中的擴展，其整體實施詞七M電的改中先協MbM國0哺部調并以電力堤下生右揖仁抵空間小身時同小舜賽筆段異通過,電電F解我金卡能(加帙計所也刊"秀rkhi*蹤合能,程調控中心+燕林*萬利71注*,律#.甌TT謠上-.:恒;油通:riiftF/M框架圖如圖2所示圖2IDR整體實施流程盧階屏f-可以說，IDR是依托于用戶側的多能源智能管理系統，通過電力市場、天然氣市場、碳交易市場等多個能源市場價格信號引導改變用戶綜合用能行為的機制和手段。IDR實施的目標應該

11、是實現能源互聯網中供需雙側資源協調優化，提高用戶用能的可替代性，約束能源供應側的市場力，平抑未來分散化能源市場中的價格波動，提高能源互聯網中多能源系統以及多能源市場的運行穩定性和運行效率17-19。2.1.1 IDR在能源互聯網中的作用IDR是能源互聯網中能量流、信息流與價值流匯聚融合在用戶側的重要體現,其實施能夠實現系統供需雙側資源的協同效益20-21o其在能源互聯網中價值和作用主要體現在以下幾個方面。1）提升經濟性。IDR的經濟性主要體現在2個層面：系統運行層面，IDR能夠促使能量在不同層級能源系統中的切換和梯級利用，提升系統整體的用能效率22o同時，用戶側的多能源互補協同利用，能夠給系統

12、調節供需平衡提供軟托盤”，使得用戶用能需求產生更大的彈性，保證能源互聯網中高比例接入可再生能源，降低系統的調節成本，提高系統運行整體的經濟性23o用戶用能層面，IDR的實施使用戶能夠對多個能源市場的價格信號做出反應，依據價格信號調整自身不同類型能源使用需求和用能習慣，從而降低自身的用能成本，同時分布式儲能、儲熱以及電動汽車(electricvehicleEV)的接入，增加了用戶用能靈活性，使得用戶擁有更大容量的虛擬能量單元”，能夠直接參與輔助服務或者能量市場的交易，提高自身收益2402)提高靈活性。IDR的實施能夠增加系統調節的靈活性，提高用戶在系統運行和能源市場中的參與程度，充分挖掘用戶需求

13、側的調節潛力，實現未來多能源系統的供需協調優化以及區域能源系統的自平衡，從而提高系統中可再生能源的接入比例以及系統運行調控的靈活性。3)增強可靠性。保證可靠的能源供應是能源互聯網建設的目標之一25。在一種類型能源網絡出現故障或者局部、個別時段的能源短缺時，IDR能夠激勵用戶在不同時段通過不同類型能源轉換的方式進行能量補充，提高整個能源系統供能的可靠性。同時，多類型的能源存儲設備使得在需求側能夠以較低的成本實現能量存儲，平抑高比例可再生能源能源系統中能源供給的波動性26。2.1.2 能源互聯網中IDR的關鍵技術在未來能源互聯的多能源網絡系統中，IDR需要借助一系列的支持技術才能夠實現，主要包括多

14、能源智能管理技術以及綜合用能預測分析技術。(1)多能源智能管理技術在電力系統中，針對家庭能量管理(homeenergymanagementHEM)、自動需求側響應(auto-DR)等智能用電管理技術的研究都比較深入，以傳統DR為核心的智能用電已經進入了實施階段31。多能源智能管理技術是實現供需互動，保證用戶基本用能需求和用能感受，實施IDR的關鍵技術之一，其基本邏輯框架如圖3所示。£凄血空支HEZ：Lbec77科能家居數據用戶煤合用能救出多能海市場價外界用能訃境格也號數捱題據傳輸賞據倍蟲念F”內邛設各6列忸k/國土誦叫1|各犬型能源用能效疆分UNI1二巾門用般座£疏血年卜掂

15、一最優用能流心二二二二一一11<il多心散踞果為與圖部網，埔W.數幫晶到層分析控制層熱中，電用戶用能仃為分析,天然氣同!數據處理分析地此信只中電網無線傳感器I兩絡!故振安全圖3多能源管理系統邏輯架構多能源智能管理一方面能夠對能源集線器中能源輸入、輸出端口進行實時的流量監測和控制，對內部CHP、儲電、儲熱設備運行狀態調控，承擔能源集線器內部能源調配任務；另一方面，能夠對用戶不同類型能量單元運行情況進行實時監測，進而根據外部環境、能源市場價格、系統整體運行情況以及用戶用能習慣，對各類型能量單元工作狀態進行管理，優化用戶整體的能源消費曲線，提高用戶的用能效率，引導用戶制定最優用能策略32o(2

16、)綜合用能特性預測分析技術在傳統DR中，用戶作為用能單元，系統只是通過相應的激勵手段引導用戶調整用能行為，實現供需匹配36o在能源互聯網背景下，用戶的角色將逐步從單向的能源消費者向雙向的生產消費者轉變37,用戶的綜合用能特性是其能量生產與消費單元自平衡后的外部表現特征。因此，對于用戶綜合用能特性的分析，應主要包括2個方面，一方面是各類型分布式能量單元出力預測，另一方面是用戶基本用能需求以及可調控潛力分析。對于分布式能量單元出力預測主要涵蓋可再生分布式電源的功率預測以及EV充放電特性分析。文獻38通過對比傳遞函數、神經網絡、混合預測函數以及自回歸積分滑動平均模型（autoregressivein

17、tegratedmovingaveragemodel,ARIMA）對太陽能輻射功率的預測結果，提出了改進的ARIMA模型對太陽能輻射功率進行預測；文獻39通過對不同類型汽車、不同駕駛習慣以及停放特性的分析，構建了停車生成率模型預測電動汽車停車的時空分布特征，進而通過蒙特卡洛仿真對電動汽車充電負荷的時空特性進行了分析。在能源互聯網背景下，應該利用大數據技術，在充分考慮外部影響因素（天氣、溫度、交通道路情況等）的條件下，基于改進ARIMA、馬爾科夫鏈、支持向量機、多元線性回歸等時序預測模型，構建考慮多維不確定性擾動的分布式能量單元功率預測模型，利用歷史和反饋數據對預測值進行動態修正，提高預測模型的

18、預測精度40-41o對于用戶基本用能需求以及可調控潛力的測算，需要在用戶歷史用能數據分析的基礎上，對用戶用能需求進行分類，明確剛性和可調控用能負荷范圍42-43,進而分析用戶各類型用能需求對于多能源市場的價格彈性。在未來能源互聯網背景下，由于用戶具有多種能源使用選擇，用戶的可調節用能負荷范圍除了傳統的可轉移負荷和可中斷負荷外，還包括用戶用能需求中的可替代負荷，如氣-電負荷的替代。因此，下階段應該重點研究用戶使用不同類型能源的邊界條件和行為選擇，分析用戶不同類型能源消費間的交叉彈性和可替代程度，進而構建不同基準值下用戶的IDR響應潛力測算模型。2.2 電動汽車接入電網的Vehicle-to-gr

19、id（V2G）研究作為未來電網發展的主要構成形態，電網中的分布式儲能設備正在大規模的發展，而如今社會中，汽車已經成為人們不可或缺的代步工具，電動汽車今后勢必將成為電網中的重要負荷，文獻37描述了電動汽車接入電網的趨勢。文獻38提出了一個具體工程對電動汽車和智能電網進行整合。對于電動汽車接入電網的研究，主要集中于以下兩個方面：電動汽車與電網電能的雙向交換（V2G）對電網的影響；適用于電動汽車充放電的電力需求側管理調度方法。2.2.1 電動汽車與電網電能的雙向交換（V2G）對電網的影響V2G是Vehicle-to-Grid的簡稱，它的核心思想在于電動汽車和電網的互動，利用大量電動汽車的儲能源作為電

20、網和可再生能源的緩沖。當電網負荷過高時，由電動汽車儲能源向電網饋電；而當電網負荷低時，用來存儲電網過剩的發電量，避免造成浪費。通過這種方式，電動汽車用戶可以在電價低時，從電網買電，電網電價高時向電網售電，從而獲得一定的收益。當電動汽車作為負荷時，可以通過技術手段和經濟手段合理安排充電時間，實現有序充電管理，達到移峰填谷的效果,提高系統運行效率，減少對電網安全的影響。而另一方面，當動力電池作為儲能裝置時，可以將其作為系統的備用容量，或者峰荷時向電網提供能量，優化電網運行。在這種背景下,V2G的概念應運而生。圖4電動汽車V2G示意圖V2G技術實現了電網與車輛的雙向互動，是智能電網技術的重要組成部分

21、。V2G技術的發展將極大地影響未來電動汽車商業運行模式。研究表明，與智能車輛和智能電網同步進展，插電式混合動力汽車（PHEV）和純電動汽車（EV）將在20年之內成為配電系統本身不可分割的一部分，提供儲能，平衡需求，提高緊急供電和電網的穩定性。據研究顯示，90%以上的乘用車輛每天平均行駛時間1小時左右，95%的時間處于閑置狀態。將處于停駛狀態的電動汽車接入電網，并且數量足夠多時，電動汽車就可以作為可移動的分布式儲能裝置，在滿足電動汽車用戶行駛需求的前提下，將剩余電能可控回饋到電網。對電動汽車用戶而言，在實行浮動電價的前提下，選擇在低電價時給車輛充電，高電價時將儲存的能量出售給智能電網，利用其中的

22、差價來獲得補貼，降低置換電動汽車的使用成本；對于電網公司而言，電動汽車可作為可移動儲能裝置和調峰系統，在電力供應富余時充電，提高電力的利用效率，在用電緊張時放電，緩解用電壓力，延緩電網建設投資，提高電網運行效率和可靠性；對于汽車企業而言，目前面臨著電動汽車短時間內不能大量普及的困境，一個重要原因就是電動汽車的成本過高,V2G技術的運用則能使電動汽車的使用成本有效降低，降低電動汽車用戶的負擔，反過來必然也將會推動電動汽車的大力發展，具有重要的戰略意汽車企業也將會迎來新的發展契機。V2G作為一種構建電動汽車與智能電網之間互動關系的技術義。首先，電動汽車使用的規模化，能夠直接降低汽車使用周期的CO2

23、排放。其次，通過V2G技術,能夠整合可再生能源，平衡電網峰谷負荷，從而提高能源的使用效率。最后，V2G技術還能夠讓電動汽車通過調峰來獲取可觀的經濟效益。2.2.2 適用于電動汽車充放電的電力需求側管理調度方法電動汽車作為一種充、放電時間可控的特殊負荷，如第二章、第三章中所述，若從電網側對電動汽車的充、放電時間加以控制，例如選擇在夜間用電低谷時段充電、選擇在用電高峰時段將電能倒送回電網，或者對電動汽車的充、放電狀態，如充電功率、電池電量等進行監測管理，通過控制設備來控制充、放電功率的大小，對于改善電網特性，減少系統峰谷差方面可以起到積極的作用。然而，大量電動汽車的接入，使得輸電調度系統無法對這些

24、電動汽車進行逐一調度。因為一旦對其采取集中調度，會導致在優化問題上的維數災難”以及通信傳輸等方面的相關問題，故需要由中低壓，甚至微電網調度系統負責電動汽車的調度管理。采用分層分區的管理模式可以避免電動汽車充、放電控制中的問題。考慮到微電網將是今后電網發展的主要構成部分，將成為輸電網、配電網之后的第三級電網。故在下述調度方法中，將系統按調度職能分為四層：第一層為輸電系統管理層；第二層為配電系統管理層；第三層為微電網系統管理層；第四層為電動汽車控制層，如圖5所示。圖5分層管理配電系統管理層下分若干區域，每個區域均有相對應的電動汽車控制層；對于接入微電網的電動汽車，電動汽車控制層與微電網系統管理層相

25、連接，每個配電系統下轄若干個微電網管理層和若干個區域的電動汽車控制層。如圖6所示：圖6分區管理分層分區調度適用于電動汽車充、放電的電力需求側管理調度方法，為電動汽車大規模接入微電網，提供了技術和管理上的支持，可以有效控制潮流，同時提高采集廣泛分布的大量電動汽車充電信息的效率；根據每個分區自己的電網特性，靈活地制定充電指令，實現充電行為的控制。2.3 兼容需求側可調控資源的分布式能源系統經濟優化運行模型分布式能源”是指分布在用戶側的能源綜合利用系統。它是以諸多能源資源為原料輸入，以冷、熱和電為主要能源產品輸出，以分布式能源系統、分布式網絡和分布式（智能）控制技術為基礎的區域性能源產、供、配、售和

26、用一體化體系。為了改進用電方式，實現科學用電、節約用電和有序用電所開展的相關活動，如圖7所示：光伏1風電加一寓I郭圖7分布式能源系統示意圖電力需求側管理（DSM）是指為提高電力資源利用效率，是對終端用戶進行負荷管理和技術改造，使用電負荷平均化，提高終端能源使用效率及實現綜合資源規劃等。分布式能源系統參與需求側管理的方式分為以下三種：在用電低谷期將分布式發電生產的多余電能儲存在儲能設備中，用電高峰期時向大電網釋放，實現削峰填谷”，保證電網負荷動態穩定；在電網發生故障或遭受自然災害時輔助供電或者傳輸電能；保證用戶在強制停電或者供電中斷的情況下用電需求。2.3.1 分布式能源參與需求側管理的關鍵技術

27、分布式能源系統參與需求側管理的關鍵技術主要分為以下五個方面：。（1）通信技術主要分為寬帶電力線接入技術（BPL）和無線通信技術。通過上述通信技術實現以下基本功能：設備間實時交互，連接各種智能電子設備、智能電能表、控制中心、電力電子裝置、保護系統以及終端客戶，創建即插即用的環境；微電網自身、多個微電網以及微電網與配電網之間的信息交換得以實時互動；有效提高微電網的安全防御能力并為微電網實現自管理提供有效基礎。（2）計量和端口技術計量技術：讀表體系（AMI）能夠實現電能雙向計量、記錄三表（電能表、氣表和水表）等消費信息，實現遠程信息雙向傳輸。用戶端口技術（ConsumerPortal在能源供應者和消

28、費者之間建立信息交互端口，提供能量服務功能，包括：需求響應和實時定價。能耗檢測。遠程連接/斷開。支持配電網運行。電能質量監測及管理。用戶消費與用能信息及用能方案的優化。通過計量技術和用戶端口技術可實現以下基本功能：讀表、遠程自動抄表、消費計額、竊電檢測以及實時定價和實時計費；根據實時電價信息進行負荷調節，控制負荷開關的自動連接/斷開，實現自動需求響應；在網絡各節點進行數據采集和數據融合；設備性能和電能質量的遠程監測和控制；提供更高一級的電力服務用戶實現信息共享(如電力消費信息和電網運行信息數據化展示，用戶用電方案、停電信息的通知等)。(3)能量管理根據能源需求、市場信息、有序用電策略和運行約束

29、等條件快速作出決策，通過對分布式設備和負荷靈活調度來實現系統最優運行。能量管理系統可實現以下功能：基于實時電價的快速需求響應控制；利用儲能裝置，實現對微電網的運行控制，匹配微電網用戶的熱負荷和電負荷；分級服務，保障重要負荷用電；綜合考慮環境效益、經濟效益的調度決策技術與配電網進行能量交互，提供無功補償和熱備用。(4)預測技術建立數學預測模型，通過分析歷史數據和微電網設備性能參數，實現以下幾種預測功能：更準確的氣象預測；更精確的負荷預測；預測故障發生概率；預測運行風險概率；預測關鍵設備終止服務后的微電網系統響應。(5)先進的設備技術電力電子技術：用于分布式電源和儲能的并網接口，提供本地電源控制和

30、保護，孤島/反孤島檢測。超導電力技術：解決電力安全、高品質供電、高密度供電和高效率輸電等難題的新的技術途徑。新型儲能技術：儲能技術是微電網實現自我管理的重要部分，按照能量轉化形態可分為物理、電磁、電化學和相變儲能四種類型2.3.2 分布式能源參與需求側管理的經濟優化運行模型分布式能源系統經濟優化運行模型是建立在系統滿足各個分布式能源正常運行及負荷消納的條件下，通過合理規劃安排各個單位的出力計劃并及時進行負荷調整，從而使得分布式能源系統的總運行費用最小，該模型是一個復雜的、非線性多目標優化問題，其經濟運行主要考慮了經濟成本、環境成本以及分布式能源的備用成本，而對于需求側可調控資源的考慮主要體現在

31、需求側負荷約束中。綜上所述，分布式能源系統經濟優化運行的成本函數為:minC=CFCHCB(1)發電成本CF為：NiMNtCf二:一CfFi(P)Oi(P)Cdep(P)八Cbuy(t)Csell(t)%id(t)(2)t4i4t4其中，Cf為發電成本；Nt為計算的總時段數；cf為燃料價格；Fi(P)表示機組的燃料消耗；Oi(P)表示機組的運行維護成本；Cdep(R)表示機組的折舊成本；Cbuy和Csell分別表示在t時間段的購電電價和上網電價；F>rid表示在t時間段與電網交換的功率值。此外，Fi(P)=Cst(F)+C0p(F),Cst(F)為機組在發電時使用的燃料，Cop(F)為機

32、組在啟動時使用的燃料。OMR)=ko(F)F&o,ko(F)為運行維護參數，F為輸出功率。Cdep(F)=Gfcr/FCrT,Ci為發電機的安裝成本，fcr為資本回收系數，FCr為發電機的額定發電功率，石為最大利用小時數環境成本CH為：NiMMCh八"10”LkP(t)rid,k%id(t)(3)t=ii=1i=i式中：CH為環境污染排放治理成本；k為污染物類型編號；aik為不同機組類型的污染物排放系數；«grid,k為系統發電的污染物排放系數；Pk為治理污染物所需費用。補償費用CB為：Ntoouuoouu、Cb=，('w,tpw,t,w,tpw,ts,tp

33、s,ts,tps,t)(4)11式中：Cb為備用容量費；p：,t為風力發電調度值過大而引起的負荷缺額；pw,t為風力發電調度值過小而引起的窩電量；p；t為光伏發電調度值過大引起的負荷缺額；p：,t為ou光伏發電調度值過小而引起的窩電量；入w,t為風電過調度補償系數；2-w,t為風電欠調度補償系數；7Tt為光伏發電過調度補償系數，兒s,t為光伏發電欠調度補償系數。需求側負荷約束：需求側負荷主要分為固定負荷、隨機負荷、可轉移負荷。固定負荷為用戶的最小負荷需求，可以根據歷史值預測；隨機負荷為用戶臨時需求負荷，具有不可預測性；可轉移負荷為用戶將負荷從某個時間段轉移到此外時間段的負荷，具有可控制性，因此

34、合理安排可轉移負荷是分布式能源系統中需求側管理的關鍵。OT(t,t+At)=+回心0Nt'、OiT(t,t.=t)<Oi'maX(.t)(5)i4Nt工OT(t,t+it)<Oi0nax(it)=PiT(M)式中：O：(t,t+At)為時間段&內轉移的負荷量；AO：為時間段At內第i類負荷的單位轉移量；F：為時間段&內可轉移負荷的單元數量；O：max和Q°max分別為時間段占第i內負荷的最大輸入量和輸出量；pT為轉移前第i類負荷的負荷量。通過研究分布式能源系統經濟優化運行的問題，綜合考慮發電成本、環境成本以及備用成本三方面，較為全面地建立了

35、兼容需求側可調控資源的分布式能源系統經濟優化運行模型，并可以通過相關優化算法如煙花算法、PSO算法相比、量子煙花算法等搜索全局最優解，從而獲得基于需求側的分布式能源系統經濟優化運行問題的資源調控方法。從而說明當分布式能源參與需求側負荷優化管理時，能有效的縮減系統總成本，充分發揮需求側的削峰填谷”作用，同時能提高需求側用戶的滿意度。2.4能源互聯網與新能源電力系統協調優化關鍵技術2.4.1 能源互聯網與新能源電力系統的兼容性分析在我國，引導傳統電力系統向新能源電力系統發展轉變，仍然存在若干問題亟待解決。而能源互聯網則是解決這些問題的關鍵手段：1)雙側隨機問題。電力系統傳統運營模式下，用戶用電需求

36、的隨機性較強，發電出力則相對可控。新能源電力系統背景下可再生能源發電大規模并網，顯著增加了發電出力的隨機性，造成供需雙側的不匹配問題，從而嚴重影響系統的安全穩定運行。能源互聯網使得能源生產與消費的界限模糊化，以分布式發電為主的分散式能源模塊將使用戶有能力實現能源供需的自我平衡，并且與集中模塊、能源輸送模塊等實現互補協調，從而提高供需雙側的匹配度。2）規劃設計問題。當前我國電力系統整體規劃失調，具體表現為電源與電網規劃不協調、多類型電源規劃不協調、分布式電源規劃不協調等問題囚-24。在系統規劃階段的失調嚴重影響了新能源電力系統整體可控性、新能源與多種能源之間的協調互補。在這方面，能源互聯網技術能

37、夠突破空間限制，實現各規劃基本要素的可視化展示，多時間尺度下模擬各規劃方案的實際運行效果，兼顧源啊徜確”四個方面的互補協調，并從中選擇最優規劃力7K03）系統運行可控性問題。電力系統的各個組成環節既高度相關又相對獨立，新能源電力模塊的大規模并網使得系統中發電單元的數量急劇增長，系統中受控設備受到隨機因素擾動的可能性進一步增加，造成系統可控性降低，系統各單元之間協調、控制難度加大。能源互聯網通過互聯網技術與廣域能源系統優化運行控制技術，依托多元智能能源輸送網絡，實現新能源發電與傳統靈活可控發電資源的互補協調，進一步加深其他能源模塊（天然氣、石油、水資源等）與電力系統之間的相互融合，從而實現廣域范

38、圍內的多能源協同互補。通過這種互補協同來彌補由于新能源大規模接入帶來的系統運行可控性降低。綜上所述，能源互聯網將是構建和發展新能源電力系統的關鍵手段，而這種關鍵作用必須要有先進的信息技術、系統優化技術作為支撐，也需要相應的協同優化運營模式來整合各市場元素、系統元素等。2.4.2 能源互聯網背景下新能源電力系統協同優化運營模式在能源互聯網環境下，能源開發、利用和管理模式都將發生本質變化，能源供應體系將呈現分散和集中能源模塊相結合的形式，在每個分散能源模塊自平衡、自優化的基礎上，實現分散模塊與集中模塊的協調互補，進而在能源供應端自身以及能源供需雙側都達到協同優化，提出能源互聯網的源刊徜糊”協同優化

39、運營模式，IDR資源是能源互聯網運行調控過程中的重要可控資源，是實現能源系統源-網-荷-儲”協同的關鍵44o從傳統意義上講，源-網-荷-儲”協調優化模式與技術是指電源、電網、負荷與儲能四部分通過多種交互手段，更經濟、高效、安全地提高電力系統的功率動態平衡能力，從而實現能源資源最大化利用的運行模式和技術，該模式是包含電源、電網、負荷、儲能”整體解決方案的運營模式。作為能源互聯網的核心和紐帶，電力系統的源-網-荷T諸”協調優化模式能夠更為廣泛地應用于整個能源行業，與能源互聯網的技術與體制相結合，形成整個能源系統的協調優化運營模式。在能源互聯網背景下，源網荷儲”協調優化有了更深層次的含義；源”包括石

40、油、電力、天然氣等多種能源資源；網”包括電網、石油管網、供暖網等多種資源網絡；荷”不僅包括電力負荷，還有用戶的多種能源需求；而儲”則主要指能源資源的多種倉倫通控治I網絡）油氣管網蜀望分布式發電貫源及儲能沒備供熱管網應聯、Lt技立問云算輸配電色也源互補光伏發巾雙”fW油氣升反以炭煤炭運臨i汗茶火電互補協調光伏發電小則燃油發電機等小旗風機di儲能設備直補辦調儲設施及儲備方法。能源互聯網源刎寶-儲”協調優化運營模式的主要架構如圖8所橫向多源互補圖8能源互聯網源可徜糊”協調優化運營模式為支撐上述能源互聯網協調優化模式的流暢運行，需要有一定的技術架構作為基礎來實現能源互聯網不同模塊之間的能量流與信息流互

41、聯互通，根據能量流與信息流的流動方向，能源互聯網源-網7奇-1"協調優化模式的技術架構如圖9所示元能送絡乃智箱網能量流信息流圖9能源互聯網源-網-荷-儲”技術架構如圖9所示，為實現能源互聯網在廣域范圍內的源-網-荷-儲”協調優化，技術框架包含4個主要部分：1）在系統規劃部分，需要有專項技術優化各類型電源（包括集中式與分布式）的選址定容、微網及主網的規劃設計，為源-網空-儲”協調優化運行奠定基礎。2）在系統運行部分，需要有專項技術能夠在微觀層面上控制各分布式電源及儲能設備的充放電，實現用戶端各模塊的內部自優化、自適應，提高各模塊的可控性。在宏觀層面上，形成新能源發電與傳統化石能源發電出

42、力的優化組合，通過分布式發電、儲能設備等技術，引導用戶用電負荷主動追蹤發電側出力。3）在系統信息通信部分，需要有專項信息交互技術保證信息流在各個能源模塊間的雙向自由流動，收集各個模塊的數據信息并進行初步的分類、處理，隨時滿足用戶的初級數據需求，并且將收集來的數據輸入云端信息處理部分。4）在云端信息處理部分，需要有專項技術把能源供應模塊、能源網絡模塊以及能源需求的數據信息進行集成、處理、分析以對外公布，同時反饋到優化模塊來制定系統的優化運行計劃，在較為長遠的時間尺度上，將全能源系統的數據信息反饋到系統能源規劃模塊中，以進一步循環優化、修正系統規劃設計。2.4.3 能源互聯網與新能源電力系統銜接關鍵技術為進一步強化能源互聯網技術在推動新能源并網、構建新能源電力系統方面的推動作用，應當在目前已有的智能電網技術基礎上，嵌套更為先進的互聯網技術，建設能源互聯網與新能源電力系統之間的能量信息連接橋梁，同時配合廣域能源規劃技術、運營技術，實現能源系統的整體優化。1）能源模塊信息能量交互分析技術能源互聯網框架下，各個模塊之間信息能量充分互聯互通，這需要以強有力的交互技術為基礎，該技術也是分散模塊自平衡模式、廣域能源供需協同優