分布式資源在電力輔助服務市場的參與機制研究

成謙　易瀟然　夏敏麗

摘? 要：隨著我國能源發展戰略的轉型，分布式資源未來將會成我國能源結構的主體。因此研究分布式資源在電力輔助服務市場的參與機制是十分必要的。結合輔助服務和分布式資源的發展需求提出了分布式資源聚合商的概念，首先分析了DRA的特點及優勢，然后闡述了DRA的架構，接著對DRA的關鍵技術進行分析，最后對DRA未來的發展進行了展望。

關鍵詞：分布式資源;聚合商;電力市場;輔助服務

中圖分類號：TP311.1? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2021）17-0172-03

Abstract： With the transformation of my countrys energy development strategy， distributed resources will become the main body of my countrys energy structure in the future. Therefore， it is very necessary to study the participation mechanism of distributed resources in the power auxiliary service market. This paper puts forward the concept of Distributed Resource Aggregator （DRA） in combination with the development needs of ancillary services and distributed resources. Firstly， the characteristics and advantages of DRA are analyzed， then the architecture of DRA is described， then the key technologies of DRA are analyzed， and finally the future development of DRA is prospected.

Keywords： distributed resource; aggregator; power market; ancillary service

0? 引? 言

電力輔助服務是指為維護電力系統的安全穩定運行，除正常電能生產、輸送、使用外，由發電企業、電網經營企業和電力用戶提供的服務，包括：一次調頻、自動發電控制（AGC）、調峰、無功調節等。

不斷完善電力輔助服務補償機制，持續推動電力輔助服務市場建設，是國家能源局深化電力體制改革、推進電力市場建設方面的重要工作之一。近年來，隨著全球環境惡化，許多國家都相繼提出向能源清潔化轉型的目標，我國也在聯合國大會上提出了雙碳目標及構建以新能源為主體的新型電力系統的目標。這將重塑電網傳統結構，且大大提高系統的運行復雜性，同時也對系統的穩定運行提出了更高要求。因此研究分布式資源參與電力輔助服務市場機制是十分必要的。

對于單一的分布式資源來說，由于其自身容量較小且部分分布式資源出力具有隨機性，因此單一的分布式資源參與電力輔助服務市場具有一定的難度。部分學者提出了分布式資源聚合商（Distributed Resource Aggregator， DRA）的概念，即聚合商通過對一定區域內分布式資源進行聚合，代理其參加電力輔助服務市場。因此本文首先介紹了DRA的特點及優勢，接著分析了DRA的架構組成，最后對DRA參與電力輔助服務的關鍵技術進行分析。

1? DRA的特點及優勢

DRA的主要目標是對電源側分布式資源進行聚合優化出力，通過加密通信技術，人工智能，大數據處理等技術對區域內分布式資源進行運行管理。

DRA作為響應電網及協調分布式資源的中間層級發揮著重要的作用，其具有以下特點：

（1）多元性：區域內分布式資源類型差異大，因此DRA接入的分布式資源具有多元化。

（2）智能性：DRA接入分布式資源后為保證其協調優化運行，在接入其運行數據后需要通過數據清洗、數據挖掘、深度學習等人工智能技術充分挖掘分布式資源價值。

（3）可擴展性：DRA通過通信設備將區域內一定數量分布式資源接入，但隨著分布式資源的增加，DRA也需具備一定的可擴展性來接納分布式資源。

DRA具有以下優點：

（1）對分布式資源而言，單一的分布式資源容量小且出力隨機難以參與電力市場輔助服務，通過DRA聚合區域內分布式資源則使其參與電力市場輔助服務成為可能。

（2）對電網而言，區域內接入大量分布式資源后由于其出力的隨機性導致其可能影響電網的安全穩定運行。通過DRA聚合區域內分布式資源進行聚合引導則大大降低對電網的威脅。

（3）對DRA而言，DRA無須大量投資建設分布式資源即可參與電力輔助服務市場，只需對接入的分布式資源進行聚合管理參與電力市場獲取收益。

2? DRA的架構

DRA的架構如圖1所示，主要包括數據采集層、數據分析層、平臺決策層。

數據采集層主要是對區域內接入的不同類型分布式資源的，獲取其運行關鍵數據，如設備運行電壓、電流及功率等，同時為保證設備運行安全，還需要獲取設備的環境信息，如設備運行溫度、環境溫度、煙霧報警等安防環境信息。

數據分析層主要對采集到的設備數據進行基礎展示及相關分析。由于不同分布式資源負荷特性存在差異，因此首先對不同類型分布式資源進行建模，對分布式資源出力特性歸一化處理，以便于進行能效分析等高級分析功能，以便于DRA掌握各分布式資源運行效率。同時數據分析層需根據各分布式資源的歷史收益對不同類型分布式資源進行收益分析，可為DRA在接入分布式資源時提供參考。

平臺決策層，首先需要對區域內接入的分布式資源進行整合以發揮最大效用，如對光伏和儲能進行協調配合發揮其最大效用以達到經濟效益最大化，因此需要建立相應的數學優化模型。同時平臺決策層在參與電力輔助服務市場時可通過需求響應的形式進行參與，而在DRA和電力輔助服務市場，DRA和接入的分布式資源之間在需求響應時之間的交互流程也是順利參與的關鍵。DRA作為中間層發揮著十分重要的作用。最后DRA平臺決策層還需具備收益結算的功能，對上對接入的分布式資源參與電力輔助服務進行收益結算，對下則對參與電力輔助服務的分布式資源進行收益結算。

3? DRA的運營模式

DRA作為電網和分布式資源之間的中間層級。在電網和DRA之間，首先電網側和DRA之間要建立相關的通信通道以支撐兩者之間的業務數據通信;其次雙方需簽訂的相應的輔助服務合同，明確各種輔助服務補貼明細，其中包括補償電量、補償時間、響應速度、結算流程等;接著在電網側有調峰調頻等運行需求時向DRA發起相關申請指令，DRA則根據自身情況進行響應，最后雙方根據合同明細進行補貼結算;DRA針對電力系統發電側、輸電側及用戶側的不同需求提供相應不同的不同部分相應提供不同的輔助服務，具體如圖2所示。

在DRA和分布式資源用戶之間，DRA首先需要與不同類型的分布式資源用戶達成相關代理合同，主要就DRA操作權限、結算補貼金額、結算方式等達成一致;其次DRA需要對各個分布式資源安裝智能數據采集終端以獲取分布式資源運行數據;接著DRA在響應電網側輔助服務時協調區域內分布式資源參與響應;最后雙方根據合同內容進行補貼結算。因此，總體而言分布式資源聚合商與分布式資源用戶之間主要根據電力輔助服務市場需求跟隨聚合商指令，內部資源收益分配，并基于不同類型分布式資源的歷史運行數據進行相應分析進而為其提供能效收益分析。

在完成對電網側和分布式資源側的相關業務后，對DRA來說自身不僅是負荷集成商，更是數據集成商。DRA掌握著大量的不同類型分布式資源運行數據和電網側運行需求數據，DRA要運用大數據、人工智能等技術挖掘分布式資源側潛力，為電網側開發相關增值業務，充分發揮作為數據集成商的優勢。

4? DRA關鍵技術

4.1? 多源數據采集

數據采集是分布式資源聚合商建立最為基礎也是最為重要的一個環節。分布式資源由于類型及生產廠家的差異，導致各分布式資源數據接口，通信協議等復雜，因此需要開發適應不同類型的分布式資源數據采集終端（Distributed Resource Data Collection Terminal， DRDCT）。

同時由于分布式資源每天運行產生的數據量大，因此對DRDCT的數據處理及數據通信能力提出一定的要求，同時具備一定的邊緣計算能力以緩解平臺數據處理壓力。

為保證DRA數據安全性及穩定運行，DRDCT對上通信過程對通信數據也需對通信數據具備加密功能以保障平臺數據安全，同時DRDCT需具備后備電源以保證在分布式資源因故障斷電時DRDCT仍具備數據出力及通信能力。

4.2? 多源數據融合分析

多源數據融合指利用相關手段將調查、分析獲取到的所有信息全部綜合到一起，并對信息進行統一的評價，最后得到統一的信息的技術。多源數據融合技術的目的是將各種不同的數據信息進行綜合，吸取不同數據源的特點然后從中提取出統一的，比單一數據更好、更豐富的信息。

分布式資源由于負荷特性各異且數據差異化大，對采集到的多源數據進行有效分析獲取有價值的信息是關鍵。因此需要采用多源數據分析技術，通過對多源數據進行數據清洗、數據挖掘、數據分類等數據處理技術來深挖分布式資源大量運行數據后的潛在價值。通過對大量多源化數據進行處理挖掘有價值的信息，為運行分析、設備運維及故障處理等提供有價值的參考信息。

4.3? 數據加密通信

目前我國的電力系統已與網絡信息系統完成高度連接，網絡信息能否安全管理直接影響著電力系統的正常運行。但是實際情況是信息網絡系統屬性存在一定的問題，其在信息安全保護方面相對較弱，這就使得電力網絡極易被入侵發生信息泄露等危險事故。而引起信息安全的主要原因有在日常網絡管理工作中出現安全隱患最終將客戶信息外泄。

分布式資源由于空間分散較為隨機，所處環境復雜，考慮現實及經濟因素數據傳輸一般通過無線進行通信，而通過無線通信一般先經過公網的通信基站傳輸至信息中心防火墻，之后經過交換機進入內網。在此背景下，從數據整體通信來看，分布式資源數據采集經過公網的部分存在較大的數據泄露風險，為了提高計算機網絡通信安全，必須加強加密技術研發與創新。

4.4? 優化決策模型

在現實經濟工程場景中，由于受制約因素，不同主體的目標也不相同，因此需要研究在既定目標下，如何最有效地利用各種資源，或者在資源有限制的條件下，如何取得最好的效果。也即首先要確定決策變量和目標變量，接著確定目標函數的表達式，最后尋找約束條件。

接入的分布式資源由于負荷特性差異導致其出力特性也存在差異，因此為充分發揮分布式資源的價值，首先需要對區域內分布式資源進行組合優化，根據不同的電力市場交易場景目標，利益主體等情況建立針對數學優化模型，以使分布式資源協調配合達到最優的目標。

5? 結? 論

分布式資源由于其空間分布隨機且部分類型分布式資源出力隨機，因此單一的分布式資源難以有效參與電力市場輔助服務。本文提出了分布式資源聚合商（Distributed Resource Aggregator， DRA）的概念分析了DRA的特點及優勢、DRA的架構及DRA的關鍵技術。

由于我國雙碳目標的提出及構建以新能源為主體的新型電力系統目標的提出，分布式資源未來一定呈現爆發式增長，而其參與電力市場較未可行的方式即為通過DRA的方式。未來DRA應更加聚焦于多源數據融合分析及改善優化決策模型，基于數據開發更多應用功能，對分布式資源進行精細化管理以更加充分挖掘電源側分布式資源的潛力。

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作者簡介：成謙（1993—），男，漢族，陜西西安人，售電管理工程師，本科，研究方向：電力市場與電力改革;易瀟然（1990—），女，漢族，湖北宜昌人，能源技術工程師，碩士研究生，研究方向：新能源與電力市場;夏敏麗（1981—），女，漢族，吉林榆樹人，電力市場工程師，本科，研究方向：新能源與電力市場。