閱讀提示：本文約 3100 字

隨著電力系統(tǒng)復(fù)雜性的增加和可再生能源的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)需要引入差異化工業(yè)高載能負(fù)荷進(jìn)行需求響應(yīng)。深入研究并實(shí)施差異化工業(yè)高載能負(fù)荷的需求響應(yīng)策略，對于提升電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)靈活性、保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行及推動能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。

東北電力大學(xué)“吉林省新能源電網(wǎng)智能化運(yùn)行與控制工程實(shí)驗(yàn)室”的趙旭東、王藝博、劉闖與國網(wǎng)吉林省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院合作，在2025年第7期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文，首先介紹了差異化工業(yè)高載能負(fù)荷的基本概念，并對三種典型工業(yè)高載能負(fù)荷進(jìn)行了靈活性分析；其次探討了差異化工業(yè)高載能負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度方法的主要目標(biāo)及在市場層面的實(shí)施情況；然后介紹了三種典型工業(yè)高載能負(fù)荷的優(yōu)化調(diào)度模型，并對求解算法、求解器的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了評述；最后，總結(jié)了目前差異化工業(yè)高載能負(fù)荷靈活性挖掘研究中的挑戰(zhàn)，并對未來的研究方向進(jìn)行了展望。

研究背景

高載能負(fù)荷作為需求響應(yīng)機(jī)制的重要組成部分，主要表現(xiàn)在其大規(guī)模能量調(diào)節(jié)能力和靈活的響應(yīng)速度。其中，工業(yè)高載能負(fù)荷通常涉及大型工業(yè)用電設(shè)備，其調(diào)整用電模式能顯著影響電網(wǎng)負(fù)荷平衡，特別是在高峰期或緊急狀況下。此外，工業(yè)高載能負(fù)荷參與需求響應(yīng)還可帶來經(jīng)濟(jì)效益，并對提高電網(wǎng)的整體可靠性及促進(jìn)可持續(xù)能源的利用發(fā)揮關(guān)鍵作用。

論文方法及創(chuàng)新點(diǎn)

1、差異化工業(yè)高載能負(fù)荷的靈活性分析

差異化工業(yè)高載能負(fù)荷的靈活性分析是指對工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)不同高載能負(fù)荷的負(fù)荷特性和用電行為進(jìn)行深入研究和區(qū)分的過程。這一分析重點(diǎn)關(guān)注不同工業(yè)高載能負(fù)荷在以下三方面的差異：①工業(yè)生產(chǎn)過程是如何組織的？②生產(chǎn)過程的哪個環(huán)節(jié)實(shí)施了需求響應(yīng)？③實(shí)施需求響應(yīng)后的效果如何？

2、優(yōu)化目標(biāo)和市場層面

電力系統(tǒng)調(diào)度方法中，實(shí)施差異化工業(yè)高載能負(fù)荷的需求響應(yīng)旨在實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：①提高工業(yè)過程的能源效率；②為電力系統(tǒng)提供削峰填谷服務(wù)；③增強(qiáng)電力系統(tǒng)的可靠性；④激發(fā)價格響應(yīng)。

圖5 主要優(yōu)化目標(biāo)對工業(yè)高載能負(fù)荷運(yùn)行曲線的影響

市場層面的實(shí)施旨在滿足電力系統(tǒng)供給側(cè)的靈活性需求，交付的時間尺度從日前階段、日內(nèi)階段到實(shí)時階段。在高比例可再生能源滲透的電力系統(tǒng)中，電力市場通常包括三個層面：日前市場、日內(nèi)市場和平衡市場。此外，在工業(yè)高載能負(fù)荷的應(yīng)急狀態(tài)下，輔助服務(wù)市場可以為電力系統(tǒng)提供所需的靈活性。

3、優(yōu)化目標(biāo)和市場層面

在基于工業(yè)高載能負(fù)荷模型建立的調(diào)度模型中，通常使用兩種解決方法來實(shí)現(xiàn)對調(diào)度模型的求解，包括傳統(tǒng)數(shù)學(xué)優(yōu)化方法和啟發(fā)式算法。傳統(tǒng)數(shù)學(xué)優(yōu)化方法通常采用單純形法、內(nèi)點(diǎn)法、分支定界法和分支定界定價法等方法對調(diào)度模型進(jìn)行優(yōu)化。單純形法和內(nèi)點(diǎn)法能直接有效地求解簡單的調(diào)度模型，包括線性規(guī)劃模型和混合整數(shù)線性規(guī)劃模型但隨著工業(yè)高載能負(fù)荷數(shù)學(xué)模型維度的增加，優(yōu)化算法的計算難度顯著增加。實(shí)際許多工業(yè)高載能負(fù)荷的數(shù)學(xué)模型為混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型，需要使用分支定界法或Benders 分解法。

結(jié)論

工業(yè)高載能負(fù)荷的需求響應(yīng)是滿足未來高滲透率間歇性電力系統(tǒng)靈活性需求的有效解決方案。工業(yè)高載能負(fù)荷通過調(diào)節(jié)各個生產(chǎn)過程的能耗，為電力系統(tǒng)提供巨大的靈活性潛力。工業(yè)高載能負(fù)荷的響應(yīng)策略對電力系統(tǒng)和負(fù)荷各方均有益處。電力系統(tǒng)主要從新能源消納、削峰填谷、減少碳排放量和降低運(yùn)營成本中受益，工業(yè)高載能負(fù)荷可從降低的能耗成本和財務(wù)激勵中受益。但仍有較多的挑戰(zhàn)可能會阻礙工業(yè)高載能負(fù)荷參與需求響應(yīng)計劃。差異化高載能負(fù)荷激勵方案的定制，數(shù)據(jù)存儲、管理、處理能力的加強(qiáng)以及技術(shù)技能和專業(yè)知識的提升仍是未來需要進(jìn)一步研究的問題。

團(tuán)隊(duì)介紹

東北電力大學(xué)“吉林省新能源電網(wǎng)智能化運(yùn)行與控制工程實(shí)驗(yàn)室”，面向大規(guī)模電力系統(tǒng)安全、可再生能源規(guī)模化開發(fā)利用等國家能源戰(zhàn)略重大需求，開展大規(guī)模電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行基礎(chǔ)理論與工程應(yīng)用、大規(guī)模可再生能源發(fā)電與電力系統(tǒng)交互作用、電氫耦合理論與關(guān)鍵技術(shù)、氫儲能在新型電力系統(tǒng)中的應(yīng)用等研究。

團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有成員29人，其中24人具有博士學(xué)位，博士生導(dǎo)師8人，教授9人，副教授9人。近年來，團(tuán)隊(duì)主持承擔(dān)了國家級、省部級重點(diǎn)科研項(xiàng)目30余項(xiàng)，其中國家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金、面上項(xiàng)目、青年基金項(xiàng)目14項(xiàng)，國家重點(diǎn)研發(fā)計劃課題8項(xiàng)，省部級項(xiàng)目10余項(xiàng)；獲得國家科技進(jìn)步二等獎2項(xiàng)，吉林省科技進(jìn)步一等獎2項(xiàng)，吉林省科學(xué)技術(shù)一等獎1項(xiàng)，吉林省技術(shù)發(fā)明一等獎1項(xiàng)，吉林省科技進(jìn)步二等獎、自然科學(xué)二等獎等獎項(xiàng)共14項(xiàng)，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文300余篇，其中SCI/EI收錄150余篇，獲授權(quán)發(fā)明專利80余項(xiàng)。

趙旭東

助理實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向電力系統(tǒng)需求側(cè)響應(yīng)。以第一作者發(fā)表SCI一區(qū)論文2篇，EI一篇，授權(quán)專利1項(xiàng)。

王藝博

副教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)電力電子裝備、配電網(wǎng)柔性調(diào)控、清潔能源消納、電力市場等。IEEE Member；CIGRE Member；IEEE PES可再生能源系統(tǒng)集成技術(shù)委員會（中國）區(qū)域綠電運(yùn)行分技術(shù)委員會常務(wù)理事；中國電工技術(shù)學(xué)會高級會員；中國電機(jī)工程學(xué)會會員；中國電源學(xué)會會員。發(fā)表SCI/EI收錄期刊論文30余篇。主持和參與國家級科研項(xiàng)目3項(xiàng)，省部級科研項(xiàng)目1項(xiàng)，橫向課題20余項(xiàng)。授權(quán)國家發(fā)明專利12件，授權(quán)國家實(shí)用新型專利2件，軟件著作權(quán)1項(xiàng)。

劉闖

三級教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榇蠊β孰娏﹄娮蛹夹g(shù)及其定制化應(yīng)用、新型能源體系有序重塑/構(gòu)建技術(shù)、新型電力系統(tǒng)‘源網(wǎng)荷儲’GAI及其輔助決策優(yōu)化等。撒馬爾罕國際科技大學(xué)“中國電力學(xué)院”首任院長，國務(wù)院政府特殊津貼專家，2022年教育部“長江學(xué)者獎勵計劃”青年學(xué)者，首批吉林省杰出青年基金，吉林省有突出貢獻(xiàn)中青年專業(yè)技術(shù)人才、中國電力優(yōu)秀青年科技人才、吉林好人.最美科技工作者、吉林省第六批拔尖創(chuàng)新人才、吉林市十大杰出青年、東北電力大學(xué)“新銳計劃”和“東電學(xué)者”（一層次）。美國弗吉尼亞理工學(xué)院暨州立大學(xué)、瑞典馬拉達(dá)倫大學(xué)訪問學(xué)者。發(fā)表SCI/EI期刊論文90余篇，以第一作者/通訊作者發(fā)表SCI期刊論文30篇，其中在本學(xué)科國際頂級期刊（IEEE TPEL/TIE）上發(fā)表SCI論文20篇，在中國電機(jī)工程學(xué)報等本學(xué)科國內(nèi)權(quán)威期刊發(fā)表論文40篇，論文總計他引2千余次，獲授權(quán)國家發(fā)明專利56項(xiàng)。主持國家自然科學(xué)基金委聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)、面上項(xiàng)目2項(xiàng)、青年基金1項(xiàng)、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃子課題2項(xiàng)，吉林省杰出青年基金項(xiàng)目1項(xiàng)、國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目20余項(xiàng)。

本工作成果發(fā)表在2025年第7期《電工技術(shù)學(xué)報》，論文標(biāo)題為“考慮差異化工業(yè)高載能負(fù)荷靈活性挖掘的市場實(shí)施及調(diào)度模型研究綜述“。本課題得到國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的資助。

引用本文

趙旭東, 王藝博, 王博聞, 劉闖, 趙一如. 考慮差異化工業(yè)高載能負(fù)荷靈活性挖掘的市場實(shí)施及調(diào)度模型研究綜述[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2025, 40(7): 2043-2062. Zhao Xudong, Wang Yibo, Wang Bowen, Liu Chuang, Zhao Yiru. Review of Market Implementation and Scheduling Models Considering the Flexibility Extraction of Differentiated Industrial Energy-Intensive Loads. Transactions of China Electrotechnical Society, 2025, 40(7): 2043-2062.

閱讀全文

中國電工技術(shù)學(xué)會

新媒體平臺

學(xué)會官方微信

電工技術(shù)學(xué)報

CES電氣

學(xué)會官方B站

CES TEMS

今日頭條號

學(xué)會科普微信

大賽官方微信

?? 《電工技術(shù)學(xué)報》：010-63256949/6981；郵箱：dgjsxb@vip.126.com ?? 《電氣技術(shù)》：010-63256943；郵箱：dianqijishu@126.com ?? 《中國電工技術(shù)學(xué)會電機(jī)與系統(tǒng)學(xué)報（英文）》：電話：010-63256823；郵箱：cestems@126.com ?? 編務(wù)：010-63256994 ?? 訂閱：010-63256817 ?? “電工技術(shù)學(xué)報”微信號運(yùn)營編輯：13121222619（微信同號） ?? “CES電氣”微信號運(yùn)營編輯：18500877291（微信同號）