1.1引言

电力高峰负荷持续增长增加了电网调度运行的难度。电力市场进一步的改革给电力行业实行需求侧管理带来了前所未有的挑战，同时也使得需求侧资源在市场中的作用正在被重新认识。电能不能大量存储，电能的生产和使用只能同时完成^[1]，电力系统的运行特点要求电网预先规划确保系统的可靠性。在传统的电力体制下，只有通过新建更多的发电厂和输电设施来满足电力系统的发展，然而这种只在供应测无限扩大的方法并不是理想的解决方案。通过引入需求响应，利用价格信号以及激励机制可以用相对低廉的成本较好的解决这些问题。只有把需求侧和供应侧同等的对待，才能达到良性运行的电力市场的要求。

基于这个背景，许多国家和地区对DR进行广泛的研究。其中，美国对需求响应的研究起步较早，相关政策相对完备，美国能源部于2006年向美国国会提交研究报告，详细的说明了实行DR的相关建议以及效益^[2]。其先后于2005年、2007年、2009年分别颁布了《能源政策法案》《能源独立与安全法案》和《美国复苏与再投资法案》，明确规定对实施需求响应大力支持^[3]。其他国家也开展了DR项目，我国目前发展还不够完善。通过需求响应能很好实现降低负荷高峰，但当负荷控制结束时，被控负荷将试图恢复到被控制前的水平，被滞后的负荷将部分或者全部反弹，导致后续负荷增大即出现反弹负荷，如果反弹速度过快，可能会引起系统第2次负荷高峰并影响系统安全。因此有必要对二次负荷高峰进行研究，提出有效的改进措施，避免引起负荷高峰。

本文总结国内外电力市场中DR领域的研究进展，对DR进行归类研究，并探讨今后研究重点即以空调负荷为主要控制对象，对负荷控制结束后的反弹情况进行评估，进一步提出减少2次负荷高峰的措施。

1.2需求管理分类

DR可以定义为：电力市场中的用户针对市场价格信号或者激励机制做出响应，并改变正常电力消费模式的市场参与行为^[4]。据美国能源部的研究报告^[2]可将DR划分为基于激励的DR(incentive-based DR)和基于价格的DR（price-based DR）两种类型。基于激励的DR是指DR实施机构通过制定确定性的或者随时间变化的政策，来激励用户在系统可靠性受到影响或者电价较高时及时响应并削减负荷。基于价格的DR是指用户响应零售电价的变化并相应地调整用电需求。这两种DR存在一定的内在联系,而且可以实现一定程度的互补例如，通过实施基于电价的DR项目，可以使用户响应价格变化并做出负荷调整，从而削减价格高峰和缓解系统备用不足，进一步也可以降低实施基于激励的DR项目的必要性。因而，DR实施机构在制定各类DR项目时，需要考虑各个子类的互补性。

1.2.1基于激励的DR

基于激励的DR是指DR实施机构通过制定确定性的或者随时间变化的政策，来激励用户在系统可靠性受到影响或者电价较高时及时响应并且削减负荷。其包括直接负荷控制(DLC-- direct load control)、需求侧竞价(DSB-- demand side bidding)以及可中断负荷(IL-- interruptible load)等。

DLC是指在系统高峰时段由DLC执行机构通过远端控制装置关闭或者循环控制用户的用电设备。居民或小型的商业用户适合使用DLC，且参与的可控制负荷一般是那种短时间的停电对其供电服务质量影响不大的负荷，例如电热水器和空调等具有热能储存能力的负荷。DLC作为一种简单和实用的DR手段，在美国和中国台湾已经成功实施了多年。现如今，国内外对DLC的优化调度模型进行了大量的研究^[5-9]。电力公司一般通过最小化系统峰荷和运行成本，或者最大用户满意度和企业利润来实施DLC。从传统的电力工业体制转变到引入竞争的电力市场环境的过程中，DLC的优化调度模型经历了基于成本分析到基于利润分析的发展。在数学上DLC优化调度问题是复杂的多目标组合优化问题，传统优化方法包括线性规划、多目标线性划、逐步近似梯度法、动态规划、多步动态规划和模糊动态规划等;启发式优化方法包括遗传算法、多目标进化算法、和蚁群算法等。

DSB是用户能够通过改变自己的用电方式，主动参与市场竞争并获取相应利益。供电公司、电力零售商和大用户可以直接参与DSB，而小型的分散用户可以通过第三方的综合负荷代理间接参与DSB^[10-11]。DSB有多种实施机制，目前对其研究主要集中在全部电力需要参与市场竞争和参与需求改变量的竞争^[12]。其中全部电力需求参与市场竞争有用户直接与发电公司签订双边交易合同和需求侧参与市场需求竞价等形式。