基于非合作博弈的居民负荷分层调度模型

为促进居民用户柔性负荷资源有效参与需求响应,可以利用负荷聚合商来聚合用户负荷资源参与电网调度。通过将居民用户的柔性负荷进行分类,建立电网公司、负荷聚合商和居民用户的分层调度模型。在日前投标环节,构建了以聚合商利润最大化为目标的日前投标博弈模型,利用非合作博弈思想对聚合商在日前投标市场进行分析,并给出了博弈纳什均衡解的存在性证明;在实时调度环节,聚合商以分类柔性负荷各自用电物理特性作为约束条件,以实时调度和日前投标量之间的偏差最小作为目标函数对用户分类柔性负荷进行实时调度,使得在不影响用户舒适度情况下提高聚合商的利润。算例仿真分析结果表明,所建立的分层调度模型可有效实现居民负荷的需求响应,并使得电网公司、负荷聚合商和用户三方均受益。     

智能小区可转移柔性负荷实时需求响应策略

近年来随着我国电力体制改革的深化与智能电网技术的发展,需求响应开始逐步应用于居民用户负荷侧。针对智能小区的居民柔性可转移负荷,考虑居民负荷用电不确定性,提出一种适用于负荷聚合商的居民可转移柔性负荷实时需求响应调度策略。该策略利用2阶段随机优化模型与基于Copula的蒙特卡洛模拟相结合的方法对各负荷设备进行每小时1次调度决策的实时滚动优化,从而实现居民可转移柔性负荷的实时随机调度。该策略可在不影响用户满意度情况下有效降低用户用电成本,减小负荷峰值及峰谷差,使智能电网条件下的居民可转移柔性负荷能够有效参与到需求响应中。     

智能小区可削减柔性负荷实时需求响应策略

随着我国电力体制改革以及智能电网技术的发展,含柔性负荷的智能小区成为参与需求响应的重要主体之一。综合考虑不同可削减柔性负荷设备用电的不确定性,结合目前中国居民需求响应现状及未来发展趋势,针对新型智能小区提出一种适用于负荷聚合商的可削减柔性负荷实时需求响应调度策略。该策略利用混合整数线性优化与基于Copula的蒙特卡洛模拟相结合的方法对各负荷设备进行每小时一次的滚动优化,从而实现居民可削减柔性负荷的实时随机调度。通过仿真验证,该策略可在不影响用户满意度情况下有效降低用户用电成本,减小负荷峰值及用电量,使智能小区中的可削减柔性负荷能够有效参与到需求响应中。     

考虑精细化潜力评估的负荷聚合商优化调度

负荷聚合商可以聚合用户负荷,实现需求响应,缓解电网压力。为了减轻用户需求响应能力差异和响应行为不确定对负荷聚合商响应特性的影响,构建了需求响应潜力评估模型并提出基于精细化潜力评估的负荷聚合商优化调度模型。首先设计使用 4 个指标,建立基于用户历史用电数据的需求响应潜力精细化评估模型,将需求响应潜力的评估精细到设备级,研究在不同经济激励下的用户及设备的需求响应潜力。然后将需求潜力评估模型与负荷聚合商的优化调度模型相结合,求得最优的调度结果。仿真结果表明,设计的模型能精确反应用户及设备的需求响应潜力,将此模型和负荷聚合商的优化调度模型结合可以充分发挥用户的需求响应能力,提高用户满意度,调动用户的积极性,从而提高负荷聚合商的可靠性和整体的经济性。     

基于负荷类型细分的负荷聚合商日前投标非合作博弈模型

负荷聚合商能整合中小负荷资源并为其提供参与市场调节的机会,以提高需求响应效率。提出了一种基于负荷类型细分和非合作博弈的负荷聚合商日前投标模型,一方面根据居民柔性负荷的不同用电特性进行典型分类并将每一类负荷作为研究对象,避免了以家庭为控制单位参与投标的复杂度;另一方面在开放电力市场下,不同于常规多目标集中优化,引入博弈思想协调优化各聚合商作为独立决策主体的利益。根据物理特性将居民柔性负荷分成4类,并基于用户使用习惯和舒适度建立负荷模型;在市场电价的引导下,基于用户黏性理论优化聚合商售电电价,建立负荷聚合商日前投标决策模型并进行算例分析。仿真结果表明,所建立的负荷聚合商投标决策模型通过对居民负荷的分类聚合和补偿,在计划调度层面能有效减少电网峰时负荷和平抑峰时电价,提高负荷聚合商的利润,降低用户用电成本。     

基于主从博弈的负荷聚合商日前市场最优定价策略

负荷聚合商通过需求响应整合用户侧资源,并由此向电网提供负荷平抑服务以获得收益。因此,聚合商的响应定价策略和用户响应偏好直接影响用户响应精度,进而影响聚合商市场收益。文中将参与需求响应的负荷资源作为广义需求侧资源,提出基于价格激励的需求响应机制,建立考虑用户偏好的用户效用模型和聚合商收益模型。进而,以用户和聚合商两者利益最大化为目标构建主从博弈模型,求解模型获得聚合商最优补偿定价策略,分析用户用电弹性以优化用户响应。最后,采用美国PJM市场数据进行算例仿真,结果表明基于主从博弈的最优定价策略能够充分考虑用户响应偏好差异,有效降低用户综合成本,通过平抑负荷波动提高聚合商市场收益。     

考虑用电满意度与响应量期望的虚拟电厂需求响应交易模型

虚拟电厂(VPP)参与需求响应可提高电网的调节能力,但用户用电满意度下降和用户响应量的不确定性会导致VPP无法获得预期收益、电网无法获得足够需求响应量等问题。为此,提出了一种考虑用户用电满意度与响应量期望的VPP需求响应交易模型。将VPP内部柔性负荷细分为可削减负荷、可转移负荷、可替代负荷3类,并根据不同柔性负荷用户的用电模式、影响因素、参与需求响应的服务方式,分别构建3类柔性负荷用户的细分用电满意度模型。分析3类柔性负荷用户提供需求响应服务的不确定性来源,分别建立3类柔性负荷用户参与需求响应的响应量期望模型。基于用电满意度模型和响应量期望模型,在以电网公司为主导的VPP需求响应交易模式下,构建需求响应交易模型。通过算例仿真验证了所提模型的有效性。     

计及滚动评价的居民群需求响应策略

开展需求响应能够有效地平抑负荷波动、降低负荷用电峰谷差,但用户响应的不确定性,极大地阻碍了需求响应业务的开展。为此,策略依托以聚合商为中心的需求响应架构,以基线负荷功率推演为支撑,考虑用户实时状态、满意度和自动需求响应的实施特性,建立响应评估模型,采用滚动评价的方式,以评价结果为导向降序选择可预期性强的用户参与业务,尽可能降低居民用户群参与下的自动需求响应的不确定性。仿真结果表明,策略可以在节约需求侧资源的同时降低用户群响应误差比例。     

基于区块链的负荷聚合商及居民用户多方共治交易模式

居民用户以负荷聚合商为中介参与需求响应,在交易中往往不具有话语权和选择权,由此产生信息不透明、第三方权力过大等信任问题;同时,居民用户因信息获取能力差以及负荷实时控制能力弱,难以在聚合响应中享受平等决策权、知情权和话语权。因此,基于区块链技术设计负荷聚合商及居民用户多方共治交易模式,针对包含3类柔性负荷的居民用户及聚合商的区块链节点,以自治共享为基本原则建立区块链节点模型和配置方法;基于负荷聚合商及居民用户节点间的聚合响应新模式,构建了基于聚合商非合作博弈、居民用户间演化博弈及聚合商与居民用户间主从博弈的激励机制,设计了激励相容的智能合约算法和区块数据结构,并提出响应标识因数和激励理性系数来评估所提交易模式的有效性;最后,经算例仿真验证表明,所提交易模式在保证各交易节点效用的基础上,可确保聚合服务高效可信,有利于唤醒海量需求侧沉睡资源。     

基于高斯过程回归的工业用户需求响应潜力评估方法

精确的用户需求响应潜力评估有助于电力公司或者负荷聚合商合理调用需求侧资源,提高需求响应的实施成效,以及降低电力系统的负荷峰谷差。在此背景下,针对用电容量大且负荷规律性强的工业用户,提出了一种基于高斯过程回归的需求响应潜力评估方法。首先,构建了基于时序分解算法的工业用户负荷分解模型,并提出了负荷趋势性和周期性分量的可中断负荷特征提取方法以及工业用户的需求响应意愿特征提取方法;然后,基于提取的特征,构建了基于高斯过程回归的工业用户需求响应潜力评估模型;最后,以浙江省工业用户的实际需求响应数据为例,对所提需求响应潜力评估方法的有效性进行验证。仿真结果表明所提方法可以较为准确地评估工业用户的需求响应潜力,为电力公司或者负荷聚合商制定需求响应方案提供参考。     

基于SOM需求响应潜力的居民用户优化聚合模型

充分挖掘聚合对象的需求响应(demand response,DR),合理聚合响应能力高、违约率低的优质用户,是负荷聚合商(load aggregator,LA)保障收益、降低风险、提高市场竞争力的有效途径。首先根据居民用户负荷的用电特性将负荷分类,并建立相应的响应模型;其次,以居民用户24个时段响应潜力值构成的需求响应潜力向量作为自组织映射(self-organizing map,SOM)神经网络算法的输入向量进行训练学习,得到居民用户的响应类型及响应等级的分类;再次,计及响应过程中用户响应违约的概率,建立了考虑风险的LA用户优化聚合模型;最后,通过算例分析验证了模型的正确性和有效性。     

负荷聚合商模式下的冰蓄冷空调弃风消纳研究

随着风电大规模入网,传统调度模式在弃风消纳方面显示出一定的局限性。利用柔性负荷需求响应作为调度补充,提高风能利用率的研究已成为国内外关注的热点。选取冰蓄冷空调作为研究对象,在负荷聚合商的概念下,分析了受控用户的调度潜力,构建了以低价购置弃风电量为激励,最小化聚合商运行成本为目标的调度模型。算例采用IEEE-33配电系统进行仿真验证,分析用户响应前后聚合商调度潜力及风电出力变化下的调控效果,证明了计及冰蓄冷空调蓄冷潜力,以及在提高受控用户运行经济性、跟踪弃风分布增强系统风电接入能力、优化系统负荷曲线等方面的可行性和有效性。     

考虑阶梯型碳交易的多负荷聚合商协同优化调度与成本分配

可再生能源的大规模渗透给电力系统的稳定运行带来极大挑战。在供需两侧双重不确定性叠加驱动下,基于终端柔性负荷的需求响应资源亟待挖掘。考虑不同类型用户负荷差异化特性,引入基于合作共赢的多类型负荷聚合商,基于异类负荷响应行为互补特点参与电力系统灵活调度;同时,赋予各负荷聚合商碳交易集成商的双重身份进入碳交易市场,采用预测电负荷法为系统无偿分配碳排放配额,构建奖惩阶梯型碳交易模型。以多个负荷聚合商合作联盟运营成本之和最小为目标,构建多聚合商间交互合作的日前优化模型并进行求解;引入合作博弈Shapley值法,根据各参与者对合作联盟运营的贡献度,进行成本分摊。结果表明,合作运营机制下,联盟整体和个体的运营成本及碳排放量均大幅降低。     

计及负荷聚合商调度优先权的独立微网双层实时调度模型

在消纳新能源实时波动功率时,负荷聚合商的用电风险特性可能带来用电高峰缺电、频率失稳及降低电能质量等威胁,甚至影响微网的可靠运行。以负荷聚合商的协调控制为手段,建立基于调度优先权的独立微网双层实时调度模型。在宏观层,根据负荷聚合商的用电风险特性,建立用电贡献度和用电置信度评价指标量化风险,分别从主、客观两个角度结合应用层次分析法和熵权法,综合评估各指标权重确定调度优先权,微网运营商即可制定满足微网具体要求的各负荷聚合商实时调度计划。在微观层,为降低消纳宏观层实时波动功率时负荷聚合商响应的不确定性,针对负荷聚合商工作时间和用户经济水平的差异,分别提出可中断时间补偿度和消纳分摊权,建立总负荷聚合商利益最大化优化消纳分摊策略。最后,以某地区的实际微网为例,分析验证了模型的科学性和有效性。     

负荷聚合商参与调峰市场调度权综合评价模型研究

用户侧可调节负荷参与调峰市场的发展前景广阔,为保证调峰市场负荷聚合商公平竞争,建立了负荷聚合商参与日前调峰市场的调度权综合评价模型。首先针对不同负荷聚合商的响应调峰特性,基于负荷聚合商的申报信息以及历史响应情况,从技术类、经济类、社会类、自然环境类4个方面建立负荷聚合商的指标体系;然后基于熵权法和TOPSIS法构建综合评价模型,对负荷聚合商进行排序,确定不同负荷聚合商的调度权;最后对某地区负荷聚合商进行实例验证,结果表明所提方法能确定参与调峰市场的负荷聚合商类别和优先调度权。     

分时电价下计及用户用电满意度的家庭负荷优化策略

分时电价是实施需求侧管理、鼓励用户改变用电方式的一种重要经济手段。居民用户是需求侧的一部分,对其用电负荷进行优化具有重要意义。首先,对家庭基本可调度负荷、空调系统以及电动汽车的运行特性进行建模;其次,建立包含环境舒适度和用电方式舒适度的用电满意度模型,对考虑用户环境舒适度的空调系统运行策略进行分析,构建不考虑电动汽车充电的基本可调度负荷多目标优化模型;最后,构建考虑负荷曲线峰谷差的电动汽车充电模型,并采用遗传算法求解模型。在分时电价条件下对优化前后的用电费用和负荷曲线进行对比分析,结果表明所提优化策略能够在保证用户用电满意度的前提下降低用电费用,并达到削峰填谷的目的。     

联合工业及中小型用户需求响应的日前调度优化研究

考虑多用户的用电特性有助于更好提升需求响应的实施效果.为此,对工业用户和商业、居民等中小型用户的用电特性进行研究,设计了工业用户负荷削减、负荷转移,并通过自备电厂参与需求响应的复合模型,以及中小型用户聚合商提供负荷削减和旋转备用的模型,并将这些模型融人含风电场的多机组日前调度规划系统之中.以系统总成本最小为目标,运用Gurobi软件对系统模型求解,验证多用户需求响应对系统优化运行的效果.算例分析表明,通过联合不同用户参与需求响应,能够进一步帮助系统节能减排、削峰填谷,并提高风电利用率.     

基于需求侧放电竞价的电动汽车充放电调度研究

为促进电动汽车与电网协调发展,提出了一种基于需求侧放电竞价的电动汽车充放电调度模型。在日前调度中,负荷聚合商根据电力公司公布的次日需要削减负荷时段。通过对电动汽车用户行为特性的预测,以最大化电动汽车放电量为目标对可控容量进行预测,并参与需求侧放电竞价。电力公司根据负荷聚合商在各时段的出力和报价,以最小化负荷调度成本为目标优化调度计划。在实时调度中,负荷聚合商以最大化其利益为目标对电动汽车进行充放电调度,使得在满足电动汽车用户充电需求的同时,降低充电成本和调度偏差。算例分析表明,电动汽车通过负荷聚合商参与需求侧放电竞价可以起到削峰填谷的作用,对预测精度的分析可以为负荷聚合商的投标决策提供指导。     

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。     

基于用电效用概念的可中断负荷调度模型及其削峰优化算法

以电器用电效用等级划分为基础,结合遗传算法对电力需求侧进行需求响应调度,可以在保障用户用电满意度的前提下,实现自动实时响应削峰目标。首先给出生活电器用电效用的定义、效用函数以及效用分级方法;在此基础上,给出削峰调度模型,并给出调度流程与算法分析;最后,模拟办公楼内空调的需求响应调度。结果表明,优化控制策略可以在保障用户用电满意度的前提下,实现自动实时响应削峰目标,从而论证了方法的有效性。