考虑需求响应的CCHP系统中分布式电源的选址定容

以往对于冷/热/电联供(combined cooling heating and power,CCHP)系统的研究主要集中在其运行优化上,较少对系统中分布式电源(distributed generation,DG)的选址定容问题进行研究,更少有文献将基于价格与基于激励的需求响应(demand response,DR)综合考虑在系统中。该文利用CCHP系统的多能源互补特性,综合考虑基于价格与基于激励的需求响应,以分布式电源接入节点与接入容量为变量,提出了计及需求响应的分布式电源选址定容模型。首先,建立了CCHP系统热电耦合运行模型。其次,综合考虑负荷削减量、中断持续时间与中断时间因子等因素,提出了可中断负荷的单位电量补偿定价的方法。通过在目标函数中分析需求响应成本,使规划目标更为全面,从而节约投资。另外,综合基于激励与基于价格的需求响应作用,考虑用户对于电价、燃气价格、可中断负荷单位电量补偿定价的响应,定义了改进的价格弹性系数,并利用此系数对负荷预测进行修正。最后,通过基于邻域再搜索的改进粒子群算法(neighborhood re-dispatch particle swarm optimization,NR-PSO)对规划模型进行求解,并通过对某13节点综合园区系统的仿真分析,验证了所提模型及方法的有效性。     

考虑综合需求侧响应的区域综合能源系统多目标优化调度

为兼顾区域综合能源系统（regional integrated energy system,RIES）中能耗成本、污染排放、风电消纳等多个调度目标,建立了考虑综合需求响应的RIES多目标优化模型。首先,对含电转气、储能系统、热电联产机组等设备的RIES建模,并在区域内引入了具体考虑削减负荷、转移负荷和替代负荷的综合需求响应,旨在削减系统负荷峰谷差。然后,分别建立了以系统用能成本、弃风功率和污染物治理成本最小的目标函数,采用多目标优化方法--以模糊加权规划遍历权值求解帕累托前沿,再根据证据推理决策方法寻找最优调度策略。最后基于典型算例研究,结果表明了所提多目标优化算法能有效在多个调度目标间做出权衡,考虑综合需求响应的RIES在总能耗、环境友好和风电消纳等方面更具优势。     

考虑采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应 协同的电热联合系统优化调度

电热联合系统中电、热负荷在峰谷分布上存在互补特性,考虑电、热负荷的互补特性实施电热联合系统优化运行可以有效增强系统调峰灵活性,缓解电热强耦合造成的弃风。为此,研究了考虑采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应协同的电热联合系统优化调度问题。阐述了电、热负荷协同促进风电消纳的机理。根据电、热负荷特性分别建立采暖建筑用户热负荷弹性模型以及分时电价需求侧响应模型,并以此为基础建立电、热负荷协同响应模型。将负荷模型纳入调度模型,构建考虑负荷协同优化的电热联合系统日前调度模型。算例分析表明,采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应的协同可有效提升系统运行经济性并促进系统风电消纳。     

热负荷弹性与分时电价需求侧响应协同促进碳减排的电热优化调度

通过负荷侧灵活性资源的协同可有效促进系统的碳排放降低与低碳经济运行,针对于电热联合系统日前调度问题,建立了一种热负荷弹性与分时电价需求侧响应协同促进碳减排的电热优化调度模型。为有效挖掘负荷侧灵活性资源的协同潜力,在系统的热负荷侧综合利用采暖建筑用户热负荷弹性,同时于系统的电负荷侧引入分时电价需求侧响应相协同。模型的综合优化目标对应考虑结合系统运行燃料成本、系统弃风惩罚和系统碳交易成本以安排电热联合系统的调度计划。算例仿真表明,通过电热负荷侧采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应的协同可有效地降低系统碳排放并促进系统低碳经济运行。     

基于多能互补的热电联供型微网优化运行

热电联供型微网(CHP-MG)对实现能源可持续发展和构建绿色低碳社会具有重要的应用价值,而内部复杂的能源结构与设备耦合关系,也对其运行优化带来了挑战。利用供需双侧电、热能的互动互补关系,在供给侧采用储能装置实现联供设备的热电解耦,通过各能源转换设备提升系统多能源的供应能力。在需求侧对负荷类型进行分类,利用电负荷的弹性和系统供热方式的多样性,构建含电负荷时移、削减响应及热负荷供能方式响应的综合能源需求响应模型,并提出响应补偿机制。在此基础上,以系统运行成本与响应补偿成本之和最小为目标,综合考虑供需双侧设备运行和可调度负荷资源约束,建立基于多能互补的CHP-MG优化运行数学模型。基于算例的仿真结果和对比分析表明:考虑多能互补的供需双侧协同优化能有效提高系统供能的灵活性以及运行经济性。     

计及多类型需求响应的风电消纳随机优化调度模型

考虑需求响应并基于鲁棒随机优化理论,构建了含风电的电力系统发电调度优化模型。首先,引入价格型需求响应模型和激励型需求响应模型,设定并建立电动汽车、商业用户、工业用户和居民用户参与需求响应的模式及收益函数。然后,为解决风电出力不确定性问题,利用鲁棒随机优化理论,建立需求响应参与下的风电消纳鲁棒随机优化模型。最后,以IEEE 36节点10机系统接入650 MW风电场为算例进行分析,结果显示:鲁棒随机优化理论能够克服风电不确定性对系统调度的影响;激励型需求响应能够转移用户负荷分布,但削减负荷的能力不如价格型明显,价格型需求响应能够削减负荷峰时需求,但不能转移用户用电需求,同时引入2者提升系统风电消纳的效果最强;同时,需求响应能够激励不同用户参与系统备用服务,获得直观的经济效益,有利于调动用户侧参与发电侧调度优化。     

考虑风电和电动汽车等不确定性负荷的电力系统节能减排调度

可入网电动汽车(plug-in hybrid electric vehicles,PHEVs)和风电等可再生能源发电的快速发展为电力系统的安全和经济运行带来了新挑战.为此,综合考虑了负荷和风电的不确定性、可入网电动汽车的智能充放电控制以及PHEVs与风电的协调互补和系统的节能减排,构建了计及碳排放的调度模型.先采用多场景模拟技术将风电和负荷不确定性的随机过程分解为若干典型的离散概率场景;再采用多代理技术将24 h对应为24个工作代理,工作代理负责火电、风电和PHEVs之间的静态调度;协同代理负责工作代理之间的动态协调.最后对含10机火电机组、PHEVs和风电的系统进行仿真.结果表明,多场景模拟能减少调度求解难度;含风电和PHEVs的系统能有效协调风电和PHEVs,减少其运行成本和碳排放量;通过调节节能与减排需求对应的权重,可以实现节能和减排之间的有效折衷.     

计及需求响应的区域综合能源系统双层优化调度策略

需求响应聚合商通过需求响应聚合用户的可转移负荷和可削减负荷,提高区域综合能源系统运行的灵活性和经济性。考虑综合能源系统运营商和需求响应聚合商之间的交互博弈关系,建立了计及需求响应的区域综合能源系统双层优化调度模型。上下层分别以区域综合能源系统运营商和需求响应聚合商经济收益最大为目标,利用KKT条件和线性化方法将双层模型转化为单层混合整数线性优化模型进行求解。结果显示,通过分时电价和需求响应补偿价格引导用户调整用能计划,可在提高综合能源系统运营商和需求响应聚合商的利润的同时实现削峰填谷,减少对电网安全稳定运行造成的影响。     

考虑价格和激励/补偿耦合机制的微网容量多层内嵌优化

为充分挖掘供需侧双向交互平抑微网源荷差异的能力，根据价格型和激励补偿型响应的优劣势互补关系，提出了一种结合不同响应机制的源荷协同优化思路。首先，在内层荷端构建了需求侧响应上、下双层优化模型，上层根据净负荷曲线划分峰、平、谷时段，以微网各时段净负荷绝对值之和最小为目标优化分时电价，下层计及柔性负荷参与调度的积极性，以电舒适度和经济性构成满意度指标优化激励/补偿系数。然后，在外层搭建了综合考量经济性和可靠性的源端容量优化模型。最后，基于多层内嵌机理耦合源荷两端优化模型，构建了结合多目标粒子群算法（MOPSO）和粒子群-帝国竞争算法（PSO-ICA）的求解模型。仿真结果表明，得益于需求侧综合响应机制和求解模型结构的优越性，所提方法能够在满足用户需求的基础上提升微网的经济性和可靠性。     

基于多代理技术的需求响应互动调度模型

电力高峰负荷的不断攀升以及间歇式新能源的大规模并网增加了电网调度的难度,将需求响应资源融入传统发电日前调度计划将丰富电网调度的模式。针对需求响应资源数量多、分布广、难以直接控制等特点,文中设计了包含多种类型电力终端用户的负荷代理与电网调度中心的互动机制,综合考虑不同需求响应资源的调度成本以及其他负荷代理的不完全信息,负荷代理以自身利润最大为目标进行分散决策。针对需求响应项目可能导致电力公司收益减少而影响其开展相关项目的积极性,电力公司以自身利润最优进行发用电资源的统一优化。基于IEEE 39节点系统算例,通过分析计及互动调度前后发电机出力变化、电力公司的调度成本和利润以及负荷代理的收益,说明了所提需求响应互动调度模型有利于实现电力公司和负荷代理的"双赢"。     

考虑综合需求响应的综合能源系统多能协同优化调度

在能源互联网迅速发展的背景下,综合能源系统多能耦合互补特性为需求侧参与系统调度提供了更大的优化空间,如何建立切实有效的多能源、多类型需求响应模型对提升系统运行性能具有重要意义。为此,建立了考虑激励型、替代型和基于实时定价机制的价格型多能源、多类型需求响应精细化模型,在此基础上,以电、气、热、冷多能耦合园区系统为研究对象,考虑系统运行、需求响应、用户用能满意度等约束条件,提出了考虑综合需求响应的综合能源系统多能协同优化调度策略。算例分析结果表明所提优化策略能够充分挖掘需求侧资源的调节潜力,在促进能源供需平衡的同时实现了系统多能协同互补与经济运行。     

计及电-热-氢差异化激励需求响应的园区综合能源系统优化调度

建立基于阶梯式补偿价格的电负荷需求响应模型,基于预计平均热感觉指数量化人体舒适度的热负荷需求响应模型以及基于智能停车场统一调度的电动汽车和氢燃料电池汽车需求响应模型。在此基础上,以电-热-氢园区综合能源系统为研究对象,考虑系统运维老化、激励补偿以及弃风弃光成本,通过混合整数线性规划求解得到优化调度策略。以东部沿海某城市实际数据为例,对所提方法的有效性进行验证,仿真结果表明所提方法能够充分挖掘需求侧资源的调节潜力,在调度灵活性和经济性上具有明显优势。     

基于含源型负荷用电需求弹性及偏好成本的电热联合优化调度

随着综合能源的引入,负荷侧多能互补的综合响应特性日趋明显,为充分发掘负荷的实际调节能力以优化系统运行,将含源型负荷(activeload,AL)纳入传统电、热负荷体系,分析含AL电热联合系统的优化运行机理;结合AL的内部设备运行及终端电、热负荷的综合需求响应(integrated demand response,IDR)特性,定性分析AL主动参与系统调度的综合响应能力,提取AL对外需求弹性空间;根据AL的响应特性,借鉴偏好成本概念,建立适应于AL响应意愿的补偿成本模型;考虑系统发电成本与收益、AL补偿成本、弃风成本,建立电热优化调度模型,并仿真验证模型的有效性。研究表明,以偏好成本方式补偿AL响应可充分激发其弹性,优化系统成本分配,并促进系统风电消纳、有效减轻夜间火电机组的深调压力。研究将为AL与电热联合系统间的双向协调优化提供理论参考。     

考虑多类型需求响应负荷的热电联供系统协调优化运行

综合需求响应（integrated demand response, IDR）是综合能源系统灵活调度的重要途径,对需求响应负荷、能源生产转换设备进行协同优化有利于提升能源利用率并降低用电用能成本。文章首先分析需求响应负荷特性,将需求响应负荷细分为可中断电负荷、可转移电负荷和可调节热负荷;其次采用能源枢纽建模方法对热电联供（combined heat and power,CHP）系统进行建模,并将多类型需求响应负荷纳入其中;在此基础上,构建考虑多类型需求响应负荷的CHP系统运行策略,以日运行费用与能源消耗量最小为目标对调度模型进行求解;最后,在2种不同场景下对算例进行对比,结果显示：需求响应负荷参与调度,可以实现削峰填谷,使得供需更趋于平衡;通过协调各能源设备及需求侧负荷运行策略,系统的日运行费用节约5.4%,能源转化率提高2.6%,实现了CHP系统的经济优化运行。     

基于电动汽车价格弹性需求响应的综合能源系统优化调度

针对电动汽车无序充电行为影响综合能源系统运行经济性的问题,提出一种考虑电动汽车电池荷电状态（stateof charge,SOC）弹性电价需求响应的综合能源系统优化调度策略。该策略首先分析了电动汽车充电行为,提出了考虑SOC的电动汽车弹性电价,建立基于电动汽车SOC因子的价格弹性需求响应优化调度模型;其次,在满足系统正常运行的前提下,以综合能源系统运行成本最小为目标,建立含电动汽车需求响应的区域综合能源系统模型,并采用混合线性规划进行求解;最后,根据电动汽车SOC弹性电价引导电动汽车参与需求响应,设置了3个场景进行对比,从电负荷、需求响应和热负荷3个方面分析了综合能源系统设备出力情况和系统运行成本。仿真结果表明,通过SOC弹性电价引导电动汽车参与综合能源系统需求响应,具有较好的可行性和经济性。     

基于模糊激励型需求响应的微电网两阶段优化调度模型

针对微电网中风电和负荷不确定性，提出一种基于价格型需求响应（price-based demand response，PBDR）的日前负荷调度和基于激励型需求响应（incentive-based demand response，IBDR）的实时负荷调度的两阶段优化调度模型。在日前阶段，根据用户需求对电价的响应，引入需求价格弹性建立了用户响应模型；在实时调度阶段，为了挖掘不同用户参与需求响应的积极性，利用模糊工具求出不同用户的动态激励方案，提高需求响应项目的参与度。算例分析结果表明，两阶段调度模型相较于只采用日前价格型需求响应提高了风电消纳能力，增加了电网和用户的经济效益；而较于只采用实时激励型需求响应增强了削峰填谷作用，提高系统运行的平稳性。同时动态激励价格比固定式激励价格使负荷曲线峰谷差更小，进一步减少了弃风量。     

考虑碳排放流及需求响应的综合能源系统双层优化调度

针对综合能源系统低碳经济调度问题,将碳排放流理论和需求响应引入到综合能源系统优化调度中。首先,在电-气综合能源系统框架下,利用碳排放流模型,计算出各负荷的碳排放量。其次,将Shapley值法引入到综合能源系统碳交易模型中,并且建立价格型需求响应模型,分析其减排激励作用。最后建立综合能源系统双层调度模型,上层为电网和气网系统,下层为能量枢纽系统,以运行成本最小为目标函数进行低碳经济调度。通过算例验证,该碳交易模型可降低7.06%的碳排放量,结合需求响应,可降低4.37%的系统运行成本。该模型具有提高能源利用率、降低运行成本和减少碳排放的作用,可实现低碳经济运行。     

供需两侧协同优化的电动汽车充放电自动需求响应方法

自动需求响应(automatic demand response,ADR)是能源互联时代需求响应的最新实现形式,研究如何实现电动汽车的充放电ADR,有助于提升响应水平。为此提出供需两侧协同优化的电动汽车充放电ADR方法,该方法在综合考虑用户充电需求和配网负荷水平的条件下,以用户充放电收益最大、平抑系统负荷波动为目标,协调基于价格、激励的需求响应开展ADR项目。在此基础上,采用条件风险价值为风险计量指标,结合用户心理,建立用户响应意愿自动决策模型,以实现配网内电动汽车充放电的ADR。以某配电系统为例的仿真结果表明,相较于无序充电和基于价格的需求响应,所提方法能够协同优化供需两侧,显著提高需求侧车均年收益;有效平抑供电侧负荷波动及削减负荷峰值。     

计及多能存储和综合需求响应的多能源系统可靠性评估

提出一种计及多能存储和综合需求响应的多能源系统可靠性评估模型。首先,将电、热等负荷分为柔性负荷和非柔性负荷,建立多能源系统的综合需求响应模型;其次,以能源购买成本与负荷削减成本之和最小为目标函数,建立计及多能存储和综合需求响应的最优负荷削减模型;然后,基于时序蒙特卡洛模拟法,对计及多能存储和综合需求响应的多能源系统进行可靠性评估;最后,基于构建的含有储热、储电、储气等多能存储的多能源系统进行算例分析,评估了9个不同场景下多能源系统的可靠性。算例表明多能存储和综合需求响应可协同优化各时段能源供给和柔性负荷需求,减少元件故障导致的失负荷量,进而显著提升多能源系统的可靠性和经济性。     

考虑天然气压力能综合利用的微能网气-电需求响应模型

针对天然气压力能利用模式单一及调压站冷能利用困难导致的能源利用率低等问题,提出天然气高压管网压力能发电和冷能综合利用集成方案,并针对调压站地理特性及各能源供给波动性导致的能源供应不稳定等问题,构建了天然气压力能与电、气、冷、热等多种能源相结合的微型综合能源网架构,实现其多能耦合互补;同时,通过价格型和激励型2类响应建立气-电综合需求响应模型,前者基于价格弹性矩阵建立气负荷和电负荷的需求响应模型,后者通过补贴激励的方式对天然气管网进行调峰。综合考虑该微型综合能源网的能耗成本、运维成本、环境成本及需求响应,构建考虑天然气压力能综合利用的微能网气-电需求响应优化调度模型,计算分析了不同场景下微能网电-气-冷能的优化调度结果,对所提出的集成方案及气-电需求响应模型的可行性与有效性进行了验证。