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随着社会的发展和工业水平的不断提高，人们对电力资源的需求不断增加。现阶段全球各国不仅面对负荷电量不断提升所带来的挑战，还要面对全球气候变暖等一系列环境恶化所带来的威胁，因此发展风电、光伏发电等新能源是解决这些问题的有效手段 [1，2] 。近几年来，随着我国不断出台激励新能源发展的新政策，湖南省风电、光伏发电装机规模迎来爆发式增长，截至2021年年底，风电、光伏发电、生物质发电装机规模分别达到803万千瓦、451万千瓦和111万千瓦。“十四五”期间新能源增长动力依旧强劲，预计到2025年，全省风电装机规模将达到1200万千瓦，光伏发电装机规模将达到1500万千瓦。
在新能源蓬勃发展的新形势下也存在诸多问题。风电、光伏发电等新能源相较于传统的火电、水电存在随机性、间歇性和波动性等问题，其出力难以精准地预测。同时新能源出力的反调峰特性加剧了电网调峰压力，部分时段新能源消纳非常困难 [3] 。2021年全国弃风电量达206.1亿千瓦时，弃光电量达67.8亿千瓦时，全国平均风电利用率为96.9%，同比提升0.4个百分点；光伏发电利用率为98.2%，同比提升1个百分点。2021年湖南省电网弃风电量为1.52亿千瓦时，弃水电量为0.19亿千瓦时，弃光电量为0。开展清洁能源减弃扩需专场交易，累计外售电量8.1亿千瓦时。在发生弃水风光方式安排上，以小电服从大新能源整体消纳最大化为原则，尽最大可能提高新能源利用水平。2021年水电利用率为99.96%，风电利用率为98.95%，光伏发电利用率为100%，新能源发电利用率为99.11%。根据《湖南省中长期调峰需求研究报告》测算结果，预计2025年弃风电量为42.2亿千瓦时，弃电率为17.9%；预计弃光电量为13.1亿千瓦时，弃电率为11.7%；新能源综合弃电量为55.3亿千瓦时，弃电率为15.9%。湖南省风电、光伏发电资源主要分布在湘西南、湘南、洞庭湖区等地区，这些地区电网较为薄弱，新能源大规模并网对电网安全运行和发展建设提出了更高要求。此外，电动汽车、储能电池、自发电楼宇、智能家居等新型分布式用电负荷的快速增长，导致湖南省现有调度运行策略与调峰方式已经无法满足区域内新能源大规模消纳需求与多类型用户用电需求，现阶段湖南省弃风电量、弃光电量与负荷用电不匹配的矛盾突出。
近年来，湖南省统调最大负荷逐年递增，如图1-1所示，2010年湖南省电网统调最大负荷为1685万千瓦，到2020年湖南省电网统调最大负荷增长到3307.8万千瓦，“十二五”期间的年均增速为6%，“十三五”期间的年均增速为8%。其负荷曲线呈“W”形，全年明显存在夏季和冬季两个负荷高峰。夏季负荷高峰一般出现在7月份或者8月份，冬季负荷高峰出现在12月份或者1月份。2010年、2011年、2013年、2016年、2017年、2019年和2020年湖南省电网最大负荷出现在夏季的8月份，而2012年、2014年、2015年和2018年受凉夏影响，全年最大负荷出现在冬季的12月份或2月份，此外年负荷曲线波动总体呈上升趋势。季度不均衡系数在0.79～0.85内，其中2017年季度不均衡系数最小，负荷分布最不均衡。
图1-1 2010年、2015年、2020年湖南省电网年负荷曲线（单位：万千瓦）
湖南省电网地处华中电网末端，由于负荷特性变化受产业结构调整影响，工业负荷比重降低，居民生活用电比重增加，导致电网峰谷差不断增大。近年来，峰谷差呈逐年上升趋势，2016—2020年期间湖南省电网峰谷差情况见表1-1。
表1-1 2016—2020年湖南省电网峰谷差情况统计表
湖南省电网现有的电力调峰手段主要以火电等燃料机组为主，水电、天然气等可灵活调节机组匮乏。为促进新能源消纳、释放调峰空间，湖南省加大了对火电机组深度调峰改造的力度，但调峰空间有限且激励机制不完善，导致无法充分解决湖南省新能源消纳与负荷需求增长的矛盾。当电网负荷到达高峰时，若只依靠增加发电机的装机容量来满足短时间的高峰用电需求，不仅所需费用较高，而且实现时间较长，很难及时解决现阶段存在的电能供需矛盾的问题。将需求侧作为与供给侧相对等的资源参与到电网调峰中，并引导电力调峰主动跟踪新能源出力的波动，则是化解上述矛盾最有效的方式。新能源预测偏差较大、负荷波动、机组故障时，缺乏灵活的调峰手段和充足的应急响应能力。与传统调峰资源相比，合理利用需求侧资源有利于优化用电方式，降低电力调峰成本，实现电力行业的节能减排。
传统的电力调峰手段已经无法满足湖南省新能源发展与负荷增长需求，迫切需要探索能够促进新能源消纳的多类型用户负荷调峰技术，以满足新能源发展与用户侧负荷增长的需求。目前湖南省电网基于新能源消纳的运行调峰决策主要存在以下问题：
（1）新能源出力预测准确度低，预测偏差较大，导致现有调度决策方法难以满足新能源消纳需求；
（2）动态调峰手段单一，调峰能力严重不足，无法满足新能源消纳与负荷增长需求；
（3）分布式、智能化用电负荷的快速增长，使得现有调峰方法无法保证分散式负荷快速增长下系统峰谷运行安全；
（4）调峰方式的动态响应性差，调峰补偿机制不完善，导致调峰积极性差。
因此，针对湖南省新能源与用电负荷发展趋势与特点，亟须开展促进新能源消纳的湖南省电网多类型用户负荷调峰关键技术研究。