智能居民住宅负荷控制策略下的经济调度

伴随着智能用电技术的提出与推广,居民住宅中传统煤、油、气、汽设备逐渐被电力设备取代,居民住宅用户参与需求侧响应计划的主观意愿与客观要求均越来越强。通过对居民住宅用户用电行为的模拟与分析,研究基于智能家电的居民住宅需求响应原理,提出智能居民住宅用户负荷控制策略(SHM),为居民住宅用户广泛参与需求响应计划提供可行方案,以提高居民家庭用电经济性,提高能源利用效率,促进配电网稳定,实现供用电双方互利共赢。     

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。     

基于需求响应的居民侧柔性负荷多目标优化研究

智能电网下,居民侧电力用户作为庞大的用电群体参与需求响应会给电网和用户带来极大的效益。提出一种基于日前电价的居民侧电力用户参与需求响应多目标优化控制模型。将待优化的家用负荷分为可平移负荷、可转移负荷和温控负荷3类,在计算负荷用电成本的基础上,考虑居民侧舒适性需求,引入不舒适度定量描述居民侧的舒适程度,建立兼顾经济性和舒适性的多目标优化模型。采用多目标混合粒子群算法和基于优劣解距离法的评价方法对模型进行优化求解。结果表明,建立的多目标优化模型能够灵活指导居民侧参与需求响应,验证了模型的有效性和优越性。     

需求侧管理中面向居民用电的互动化评价模型

智能用电的核心是通过电网与用户的双向互动以实现需求响应,文中提出了一种面向需求侧管理的居民用电互动化评价模型及其实现方法。首先构建居民用电互动化评价模型,模型涵盖需求侧管理中的负荷优化、用户需求响应和通道理想解排序法(TOPSIS)互动化评价在内的完整过程。然后在多目标遗传算法求解最优用电策略和价格弹性指数计算用户需求响应策略基础上,阐述模型的实现方法。最后通过实验验证了模型评价居民用电互动化效果的有效性。     

计及户用分布式电源的合作博弈智能用电技术

在智能电网环境下,参与需求侧管理的居民用户可以根据发布的实时电价进行合适的家庭负荷用电安排。文中考虑分布式电源作为居民用户电力自发自用的一种方式,提出基于合作博弈的居民用户智能用电技术。在建立用户电力消耗模型、用电成本模型和负荷控制模型的基础上,将需求侧居民智能用电技术描述为一个合作博弈模型,模型中以多个用户作为博弈参与者,以用户的日负荷用电安排作为参与者的策略。该合作博弈模型在纳什均衡解处,各用户的能源消费最小。算例仿真结果表明,用户参与合作博弈的负荷用电安排可有效降低其电费,且当用户配有分布式电源时,电费将进一步降低。     

基于分时电价和激励补贴机制的家庭能量双层优化模型

为了降低居民日负荷曲线峰谷差,提高居民参与电网需求响应的积极性之前,文章基于分时电价和激励机制,提出双层模型实现家庭能量的优化调度。该模型以需求侧响应为手段,以家庭能量优化为策略,实现供电端与用电端的互动,刻画出电价、激励机制与用户用电行为之间的交互关系。外层模型在分时电价的环境下,采用模糊C-均值聚类算法(fuzzy C-means algorithm, FCM)对用户用电情况进行分析,以日负荷曲线削峰填谷为目标,设计包含激励补贴和峰谷系数的电力套餐。内层模型基于电力套餐实现家用电器的智能管理,模拟实施套餐前后的居民日负荷曲线,实时调整用电计划,使用户日负荷曲线满足电力套餐中的峰谷系数。通过仿真验证双层优化模型有效降低了用户日负荷曲线的峰谷差,且设计的电力套餐在用户侧有一定的实用性,有利于用户更加积极地参与电网的优化调度,满足电网削峰填谷的要求。     

计及用电行为聚类的智能小区互动化需求响应方法

针对复杂智能用电环境下智能用电小区的多用户日负荷需求响应问题,提出一种考虑用户用电行为聚类的互动需求响应方法。首先,以智能小区用户的基本负荷、可调度负荷、电动车负荷和储能装置负荷为约束条件,建立电网负荷波动最小优化目标的需求响应模型;然后,阐述了提出的智能小区互动化需求响应方法,将需求响应模型求解过程分解为电网侧子响应和用户侧子响应的协作互动过程;最后,基于用户侧用电行为聚类分析,采用行为矫正的混合粒子群优化算法实现需求响应模型的互动化方法求解。实验中与分时电价下的响应算法及无用户聚类的集中响应算法对比,其结果表明所提方法通过聚类分析与互动化策略能够在优化结果和算法性能方面优于对比方法。     

基于细粒度用电数据的用电消费行为特征分析

居民负荷的高速增长给供给侧带来越来越大的压力,需求侧响应是解决这一问题的有效措施,但依赖于需求侧的全息数据和用电行为的深度挖掘。随着非介入负荷辨识、随器量测等技术的发展,对居民用户数据的感知能力显著提升,为需求侧响应带来了条件。基于高级量测体系提供的居民细粒度用电数据,从价格敏感性、消费周期性和消费内容的角度分析居民用电消费行为,以此为基础提供基于消费行为的需求响应高潜力用户选择指标,从而为需求侧响应的优质潜力用户选择提供数据支撑。将该研究应用于含761户的典型小区,通过案例分析验证所提指标能有效提升需求侧响应优质潜力用户的选择效率。     

计及广义需求侧资源的用户侧自动响应机理与关键问题

自动需求响应是智能电网的关键技术之一,在广义需求侧资源接入的情况下,对用户侧如何实施自动需求响应提出了更高要求。首先,介绍了用户侧的智能用电单元的基本形态,分析了负荷、分布式电源、储能与电动汽车等需求侧资源的适用性;提出了"独立用户+节点型智能用电单元"与"集体用户+聚合型智能用电单元"两种用户自动需求响应运行模式,并给出了相应的电气与信息架构。其次,从系统架构设计、用户负荷特征及负荷预测、负荷可调控性及控制模型、优化模型与方法等多个方面综述了用户侧自动需求响应的国内外研究现状及发展动态。最后,总结分析认为用户侧短期负荷预测、负荷可调控性与可计划性模型、面向自动需求响应的优化运行、综合效益评估等是需要进一步研究的关键问题。     

智能小区居民负荷参与优化调度及控制策略研究

随着居民用电设备的快速发展,居民用电占社会用电的比例越来越大,调动居民负荷参与需求侧响应值得深入研究。首先,建立了智能小区参与需求侧响应的双层调度模型,上层为配电网运营商收益最大化,下层为智能小区用户总调度成本最低。其次,该模型考虑了各类用电设备的负荷模型、用户的舒适度以及基于调峰贡献度指标约束的激励措施。最后,考虑到居民负荷参与调度会产生功率波动的问题,以功率较大的空调负荷为例,针对空调参与调度造成功率跌落的现象提出相应的控制策略。结果表明,双层调度模型能够使用户按照配电网运营商的调控期望进行调度,调峰效果较好,并且兼顾配电网运营商和用户的利益。提出的两种控制策略均有效地减小了功率跌落,提高了配电网的稳定性。     

支撑居民用户智能用电交互的安全性研究综述及展望

为促进“双碳”目标实现，需求侧智能交互需求攀升，在新型信息通信技术的赋能下，智能用电业务得到了快速的发展。为解决当下居民智能用电交互存在的安全性问题，实现对用户侧海量资源全面且动态的整合，支撑新型电力系统在用户侧的落地应用，以电力网与信息网的融合架构平台为依托，以电力需求响应为主要手段，首先，分析了智能用电业务发展的现状，给出了智能用电交互的安全性需求与具体问题；其次，构建了基于边缘学习的智能用电交互计算框架，并将数据分发业务应用到智能用电交互中，分析面向智能用电业务细颗粒度数据分发服务；最后，基于5G切片技术设计了融入5G技术的需求响应安全防护体系，并给出居民智能用电交互的安全性防护技术的发展思考。     

家庭集聚需求侧响应策略分析

在智能用电的背景下,家庭用户可通过参加电力需求响应促进电力系统的安全稳定和经济运行,并获得额外收益,因此,文中提出了一种家庭集聚需求侧响应策略。首先,提出家庭集群化的理念,将居民家庭聚合为社区进行管理,并设计居民侧的响应机制。其次,考虑需求响应时的居民用电习惯与影响因素,构建家庭用电的可响应负荷函数,对家庭的需求侧响应潜力进行量化。在此基础上,设计了兼顾完成度和用户体验的家庭需求响应策略。最后,提出评价响应策略的三个具体指标：任务完成率、用户不适度和经济效益,并用算例验证了所提策略的有效性和经济性。     

分时电价环境下用户负荷需求响应分析方法

智能电网发展促使更多的需求侧资源参与电网的互动,因此在制定需求侧管理政策时须了解各类型负荷的响应特性。文中首先对不同类型电力负荷进行分析,构建反映负荷用电特性的用户负荷特征量,进而获得实施分时电价后用户的需求响应负荷曲线。然后根据经济学原理,对分时电价环境下用户的需求响应行为进行分析,构建了相应的负荷削减和转移模型。通过用户对不同时间下用电需求的自弹性和交叉弹性系数分析获得用户需求响应矩阵,进而利用该矩阵对用户在实行基于电价的需求侧管理后的负荷变化情况进行快速分析。通过算例分析,给出了用户需求响应矩阵在实施分时电价需求侧管理分析中的应用,仿真结果证明文中提出的方法行之有效。     

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。     

基于需求响应的家庭用电智能交互终端设计

以智能电网发展为背景,以促进智能用电在居民侧的发展为目的,研发了一款基于需求响应的家庭用电智能交互终端。该终端以组态软件为设计平台,结合上海市现有的峰谷电价和阶梯电价,考虑需求响应中的实时电价机制和可中断负荷机制,配合使用自主研发的智能插座,是一款面向家庭的具有用电信息可视化、多种控制方式、使用方便的智能交互终端。模拟实验证明该终端可起到方便用户使用、为用户节能、方便供电公司和用户控制、改善用户生活习惯的作用。     

居民用户参与电网调峰激励机制及优化用电策略研究

随着居民用电占比的不断提升,以及智能电表和智能家电在居民用户中的普及,开发居民用户的需求响应潜力对提高电网灵活调节能力是非常必要的。该文以居民负荷参与电网调峰为切入点,首先建立兼顾用户用电舒适度的居民用户各类电器的负荷模型;其次,基于现有分时电价机制不足以调动居民用户参与电网调峰的积极性及可能形成新的负荷高峰的情况,从居民负荷与系统负荷的相关性出发,提出了反映居民用电对电网调峰贡献度的调峰激励机制,并进行了合理性证明;最后综合考虑用电成本、舒适度和调峰激励建立了居民用户用电优化策略。仿真分析表明,所提出的调峰激励机制能够兼顾居民用户和电网的利益,是一种对现有固定/分时电价有效补充的激励机制,能进一步减少居民用户用电成本,降低其负荷峰值,响应电网削峰填谷的需要,实现居民用户与电网的友好互动。     

电力需求侧管理要重视需求响应

1电力需求侧管理的双重任务电力需求侧管理(DSM)有双重任务。一项任务是建立DSM的长效机制,即DSM措施中长期改变负荷特性和节约电力的行为和机制,如采用节能灯、节能家用电器代替白炽灯和耗能量大的家用电器等;采用蓄冰空调替代传统的电力空调器等。另一项任务是建立DSM的短期负荷响应行为和市场机制,即建立需求响应。需求响应的实施机制就是电力需求侧竞价(DSB,Demand Side Bidding),使用户能够通过自己的用电方式主动参与市场竞争,获得相应的经济利益,而不是单纯的价格接受者。鼓励用户积极改变用电方式,提高用电效率,科学实施DS…     

智能用电背景下考虑用户满意度的居民需求侧响应调控策略

需求侧响应(demand response,DR)资源是未来能源电力系统中重要的可调控资源。在能源互联网以及智能电网背景下,通过智能能量管理系统(smart energy management system,SEMS)合理地调控用户侧的需求侧响应资源,是实现供需双侧互动以及电力系统协同互联的重要手段。首先,基于SEMS系统架构,对用户用电设备进行分类建模,在考虑用户用电满意度的条件下,以用户用电成本以及系统负荷波动最小为目标,构建两阶段的用户需求侧响应资源调控策略模型;其次,通过分布式的需求侧响应资源调控机制对用户用电行为进行优化,最大程度上保护用户的用电信息隐私;最后,进行算例仿真,在实时电价条件下,分析上述需求侧响应调控策略对用户用电行为的影响,结果表明上述两阶段的需求侧资源调控模型能够进一步优化用户的用电行为。     

智能电网需求侧用户参与度研究模型

为充分挖掘智能电网需求侧与用户参与度的响应能力,探究电网需求侧的用电负荷影响,建立了智能电网需求侧用户参与度研究模型。采用聚类算法在噪声、模糊数据中提取特征数据,并对其进行归一化处理。根据智能电网的调配用电需求量,构建收益函数模型;将用户群体划分结果与博弈论相结合,建立不同类型用户博弈论模型,并组建电网需求侧用户参与度研究模型,定义电价收益、价格响应、智能调配用电时间等参数,为智能电网参与市场环境下的用户参与度调控提供了模型支持。以河北电网为测试对象进行测试,结果表明：随着时间的增加以及电价的降低,用户参与比例为89%,用户满意度均值为90%。智能电网需求侧的响应特性受用户参与度的影响,所提模型可以准确完成智能电网需求侧下的用户参与度计算,确保电网需求侧电力市场的供需平衡。     

基于粒子校正优化的智能小区需求响应调度策略

针对复杂智能用电环境配电网侧波动最小优化目标下的智能用电小区多用户日负荷需求响应调度问题,提出一种基于粒子校正优化的智能用电小区用电需求响应调度策略。首先综合考虑智能家居的基本负荷、可调度负荷、电动汽车负荷和储能装置负荷等约束条件,建立了计及罚系数的多用户智能用电调度模型;然后为求解该模型,提出基于粒子校正的混合粒子群算法,通过解决用户负荷分配最优求解中偏离约束问题,实现优化调度的效果;最后进行算例仿真实验,经过对比分析,结果表明文中所提策略对包含多种新型用能负荷的用户需求响应调度有着良好的负荷平抑配电网波动效果,能较好地实现配电网削峰填谷的目的。