基于联邦学习的综合能源系统集成需求响应机制

随着能源集成技术的发展,需求响应已经逐渐进化到集成需求响应(IDR),同时用户对于隐私保护的关注也日益增长。针对拥有冷热电设备和负荷的配电网侧综合能源系统,建立了多能源耦合交互模型,以反映不同能源消费行为之间的相互影响,并以运行成本最低为目标,以设备出力特性和多能源负荷特性为约束,设计了IDR优化模型。为了保护用户隐私,提出了联邦学习(FL)架构,重写IDR模型并将其置于该FL架构中进行迭代计算。仿真结果表明所提计算方法与不考虑耦合的传统需求响应方案相比,具有较好的成本优势;与其他分布式需求响应算法相比,计算效率也有所提升。     

考虑综合需求响应的园区综合能源系统优化配置

园区综合能源系统是用户侧多能源耦合与供应的典型形式,而综合需求响应(integrated demand response,IDR)则是实现多种能源间耦合互补关系的重要应用,而目前的园区综合能源系统规划研究并未考虑IDR的应用。为了进一步激发园区综合能源系统中的多能互补特性,提升规划的灵活性和经济性,文中提出了一种考虑综合需求响应的园区综合能源系统优化配置模型,其在建立PIES内部各能量转换设备和能量存储设备数学模型的基础上,以包含投资、运行、维护和IDR成本的全寿命周期成本最小为目标函数进行建模,考虑了设备运行、功率平衡以及IDR的约束条件。以某热/电耦合商业园区综合能源系统为例进行算例分析,并在MATLAB平台上调用CPLEX求解器对所提模型进行求解。算例分析结果表明,考虑IDR的园区综合能源系统配置结果相比不考虑IDR而言,具有"削峰填谷"作用,可以更好地发挥园区综合能源系统多能互补特性,降低了园区综合能源系统的全寿命周期成本。     

考虑用户响应特性的综合需求响应优化激励策略

随着多种能源系统的不断交互融合以及能源交易市场化的改革,传统的电力需求响应已经不能满足多能源耦合的业务需求。针对多能源的联合响应问题,该文提出一种考虑用户响应特性的综合需求响应优化激励模型,以综合能源服务商和多元用户为综合需求响应的参与主体,求解各方目标最优时的响应策略。首先,介绍综合需求响应的实施架构及电热气能量枢纽模型。其次,建立综合能源服务商和用户的综合需求响应协同优化策略,并证明了最优解的存在性和唯一性。最后,通过算例分析验证所提策略在多场景下均能降低综合能源服务商的响应成本和用户的不满意度。     

考虑冷热电需求耦合响应特性的园区综合能源系统优化运行策略研究

近年来,为了促进可再生能源消纳、提高能源利用效率,园区综合能源系统得到大力推广及应用,建立精细化的综合需求响应模型是实现园区综合能源系统供需双侧协调优化运行的关键。该文首先构建了能源供需双侧同时存在耦合的园区综合能源系统运行架构,然后基于电力负荷价格弹性响应模型推导建立了考虑冷热电需求耦合响应特性的精细化综合需求响应模型。在此基础上,以综合能源系统运行成本最小为目标,建立了园区综合能源系统优化运行模型,该模型通过优化能源需求侧的售能价格和能源供给侧的设备运行参数等,实现能源供给侧和需求侧的协调优化。最后基于一个典型综合能源系统对所建综合需求响应模型和园区综合能源系统优化运行模型进行仿真计算,计算结果表明,所提考虑冷热电需求耦合响应特性的综合需求响应模型可以准确描述多种用户参与需求响应的耦合响应过程,所提园区综合能源系统优化运行模型实现综合能源系统经济性的提升,促进可再生能源的消纳。     

综合需求响应研究综述及展望

需求响应(demand response,DR)是需求侧参与电网灵活互动的重要途径,其在能源互联网中的衍生为综合需求响应(integrated demand response,IDR),利用气、电、冷、热等不同形式能源间的耦合互补关系,在需求侧进行包含可调负荷、储能和分布式产能/能源转换设备的协同优化,激发综合能源网络的灵活性,有利于提升能源利用效率,降低供能和用能成本。该文首先介绍IDR的基本概念与框架结构,然后分析了IDR在需求侧的模型,对IDR的优化运行与求解方法的研究现状进行了评述,探讨了IDR的市场机制与商业模式,最后总结了目前IDR研究中的关键科学问题,并对未来的研究方向进行了展望。     

考虑需求响应复杂不确定性的电–气互联系统动态概率能流计算

随着未来电网与其他能源系统间的耦合,传统的电力需求侧响应将逐步向着可兼容不同能源形式转换的综合需求响应(integrated demand response,IDR)的方向发展。为有效评估IDR对综合供能系统的影响,该文提出一种计及IDR复杂不确定性的动态概率能流计算方法。以区域级电-气耦合系统(interconnected electricity-gas energy system,IEGES)为例,首先通过深入分析IEGES下不同类型用能负荷的可调特性,建立一种基于Z-number方法描述的IDR不确定模型。该文所提模型不仅能够有效描述非直控型IDR项目中用户响应行为的天然随机性,还充分考虑基础信息可信度对建模过程的影响,因此可更为客观地反映IDR不确定性在IEGES中的真实作用效果。通过对IDR模型中的Z-number参数进行概率化转换,实现了不同类型不确定性变量的统一。将转化后的负荷响应量视作新的随机变量引入IEGES概率能流计算模型并应用点估计法实现求解。最后,分别以修改的IEEE-14节点和天然气7节点组成的小规模IEGES以及IEEE-118节点和比利时20节点组成的大规模IEGES为例,验证所提模型和方法的有效性。     

基于二次聚类的综合能源用户需求响应潜力分析

随着综合能源系统的迅速发展,用户侧从单一的电负荷转变为冷热电多能耦合负荷,而针对多能负荷特性及需求响应潜力的研究也越来越受到电力公司的重视,因此提出了一种基于两阶段聚类分析的综合能源用户需求响应潜力分析方法。首先进行考虑用户典型负荷曲线的一次聚类,对数据进行特征提取与降维,并在此基础上进行考虑用户用能模式的二次聚类。最后通过仿真分析表明该方法能较好地深入挖掘综合能源系统的用能负荷特性和需求响应潜力,为综合能源系统需求响应规划的制定提供了新的思路。     

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。     

考虑网络动态特性与综合需求响应的综合能源系统协同优化

在综合能源系统中,利用电、热、气的互补耦合特性可以提高系统运行的灵活性.针对综合能源系统的日前优化问题,文中建立了考虑网络动态特性与综合需求响应的综合能源系统协同优化模型.首先,对热网与气网的管网动态特性进行分析,构建了多能流动态传输方程.其次,基于用户热感知的模糊性,考虑了热负荷的柔性调节能力.然后,同时考虑价格型负荷和替代型负荷,引入综合需求响应以优化次日的负荷曲线,挖掘用户侧的需求响应能力.最后,对所提模型进行了验证分析,结果表明管网的动态特性可以有效提升系统的整体灵活性,相对稳态模型而言,协同优化动态模型可以更加准确地反映系统的运行工况,保证系统运行安全.此外,仿真结果还表明考虑综合需求响应可以有效促进新能源消纳,提升系统运行的经济性.     

考虑多能协同的工厂综合需求侧响应模型

在能源互联网背景下,分散化的能源市场和能源网络结构使得传统的电力需求侧响应(DR)将逐步向综合需求侧响应(IDR)的方向发展。IDR是能源互联网中实现用户深度参与系统调控、传递能源市场价格信号、参与能源市场的重要切入点,是电力DR理论在能源互联网中的扩展。针对工业园区提出了一种工厂IDR模型,同时将光伏、电储能、冰蓄冷和水蓄冷等分布式资源考虑在内。建立园区内能源系统IDR的物理和数学模型,并将其转换为混合整数线性规划用分支定界法进行求解。仿真结果表明,通过IDR模型的优化,多种能源协同互补,并引导用户制定合理的综合能源利用方案,提高了用户侧的用能效率,减少了用户的用能成本;所提模型在工厂的经济性、灵活性以及系统运行方面均带来了一定的效益。