2 有效配置和利用灵活性资源的实践案例
本节介绍了EPRI从发电侧、德国造纸业从需求侧以及意大利国家电力公司从配电侧出发，有效配置和利用灵活性资源的实践案例。
2.1 提高发电侧灵活性
发电侧的灵活性主要体现在适应负荷波动变化的功率、电量和爬坡速率调整几个方面。在传统发电模式下，一般发电机组总容量为年最大负荷的1.3–1.5倍即可满足负荷波动的需求。随着可再生能源发电量占比的不断增加，在各国发电装机总容量数倍于年最大负荷的情况下，发电侧灵活性将面临以下挑战：首先，不仅要预测日负荷曲线，还要预测可再生能源出力曲线;其次，如何调整爬坡速率以满足“鸭型”净负荷曲线的需求;第三，在产能过剩而且不能削减可再生能源发电时，如何调整传统发电出力以满足可再生能源的发电特征。
早在2013年，美国加州电力调度中心(CAISO)就预测，按照现在加州光伏发电的增长速度，到2020年光伏发电就能取代火力发电，在其电力系统中占领主要地位。图3是从2012–2020年加州某天24h的净负荷曲线，呈现非常明显的鸭子形状;在“鸭颈”区域，3h内约需要13000MW的爬坡能力。
图3 CAISO的“鸭型”净负荷曲线
EPRI研究了针对需求、风电和净需求在不同时间尺度下的爬坡幅度(用百分位数来表示其可能性)，即灵活性需求，如图4所示。对于净需求、风电和需求所要求的爬坡幅度(灵活性)将在各自对应的两条曲线所包络的范围之内变化。
2.2 提高需求侧灵活性
需求侧灵活性主要指利用需求侧响应和管理措施来提高电网运行效率。在CIRED 2015- RT5上，来自欧洲造纸工业协会的研究人员介绍了德国造纸工业在参与需求侧响应以提高需求侧灵活性方面的经验。从能源使用的视角来分析造纸工业，这是一个可再生的、可循环的、革新的、以生物为基础的工业，具有系统效率和制造经验。与其他策略(如电网扩建等)相比，需求侧响应是满足欧洲能源政策要求、更具成本效益和更易实现的解决方案。其总体思路是：①尽可能离网满足基本工业负荷需求;②尽可能维持平稳的工业负荷需求;③提高设备和流程的效率;④通过分时电价、可中断服务、自动负荷管理来减少或转移峰荷期的电量。
德国造纸业的需求侧响应模式分为3级，如表1所示。第一级响应最先启动，5min后被第二级响应取代，德国工业(5分钟级)可以响应的功率理论估计值为9 000MW，其中约700MW来自造纸工业;15min后由第三级响应取代第二级。从技术和经济的角度来看，最令人关注的模式是第二级响应，其次是第三级响应。需要说明的是：
1)正向响应指通过增加发电量和/或减少用电量来平衡功率，负向响应指通过增加用电量和/或减少发电量来平衡功率。
2)造纸厂参与需求响应必须经过资格预审(通常需要几个月的时间)，以确定其响应时间和提供的功率等级。
3)对于最小功率阈值的要求，可以通过服务供应商和大能源公司绑定用户来满足;最多只允许5家参与提供可削减负荷服务，通常一家造纸厂所能提供的可削减负荷不超过50MW。
4)借助这种需求响应方式，可以实现对单独功率和电量价格的竞拍。
表1德国造纸业的3级需求响应模式
