基于多主体主从博弈的负荷聚合商经济优化模型

在未来电力市场环境下,针对具有不同利益诉求的主体实现经济优化调度问题,基于电价型需求响应与主从博弈,提出了以负荷聚合商经济效益最大、电动汽车与空调各自用电成本最低、分布式电源运营商经济效益最大为目标的经济优化模型。通过优化负荷聚合商发布的电价信息、调整电动汽车与空调各自用电策略以及改变分布式电源运营商售电策略实现纳什均衡。利用仿真验证了所提模型在优化各主体经济性的同时能有效降低负荷峰谷差,提高新能源利用率。     

计及用户用能行为的综合能源微网运营商与负荷聚合商主从博弈策略

为了提高综合能源微网的效益,分别从用户侧与供能侧考虑,建立了基于主从博弈的负荷聚合商与综合能源微网运营商的双层优化博弈模型。首先,考虑用户的能动作用,计及了用户侧的多能互补特性,分析了用户的用能行为;其次,考虑了用户用能的边际效用,提出了以用户满意度最大为目标的负荷聚合商优化模型,制定负荷聚合商的购能计划;同时,建立了以收益最大化为目标的综合能源系统运营商定价策略模型,构建合理的价格激励机制;然后利用Karush-Kuhn-Tucker (KKT)条件转换将双层模型转化为单层模型,并利用McCormick Envelopes法将原双线性非凸问题进行凸松弛并求解。算例仿真结果表明该方法能够促进系统供能侧与用户侧的互动,在提高用户侧用能满意度的同时也提高了综合能源微网供能侧的收益,有利于综合能源系统的整体发展。     

基于主从博弈的共享储能定价策略及园区用户日前优化决策

针对目前用户自主投建储能成本过高和资源利用率不足的问题,可在园区引入共享储能,助力降低园区用户用电成本,并促进分布式可再生能源消纳。为实现共享储能服务商和园区用户的双赢,建立了共享储能服务商主导、园区用户跟随的主从博弈模型。共享储能服务商制定容量价格和功率价格,并利用条件风险价值（conditional value-at-risk,CVaR）评估光伏出力不确定性带来的收益风险;园区用户根据共享储能的价格及自身负荷和光伏出力预测,决策购买的储能容量和充放电功率策略。然后通解。最后,基于多用户多场景的算例,分析储能价格对博弈结果的影响,并对比购买共享储能与配置固定储能、不配置储能的经济性,论证了所提共享储能机制和优化决策模型的有效性。     

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。     

考虑最优消纳区间的区域能源聚合商博弈策略

随着电力市场的不断深入发展,新能源建设开发不断加快,研究考虑新能源合理消纳的电力市场交易模式具有重要意义。为实现以最小的全社会成本完成最大化清洁能源消费占比,提出新能源“最优消纳区间”的概念,并建立区域能源聚合商与电网的主从博弈模型。博弈主体以最小购电成本为目标通过交替方向乘子算法计算出中标电量与出清电价,而博弈从体通过改进遗传算法进行最优能源调度并重新上报电价,以追求最高售电收益。双方经过多轮博弈最终达到Stackelberg均衡。结果表明“最优消纳区间”能够在保障新能源消纳权重的前提下,提升社会的整体经济效益,而双层优化的主从博弈模型可进一步增加博弈双方的利益,并实现“最优消纳区间”内新能源消纳率1.07%~1.32%的提升。     

基于主从博弈的智能小区代理商定价策略及电动汽车充电管理

智能电网的负荷包括传统负荷和主动负荷,我国配电网侧的主动负荷主要由电动汽车构成,功率需求随电价变化是其重要特点之一。随着电动汽车的普及,代理商将在小区电动汽车充电管理中扮演重要角色。如何制定代理商的定价与购电策略,实现代理商与电动汽车车主双赢,成为重要的研究课题。基于以上原因,提出了一种未来智能小区代理商的定价及购电策略,将代理商和车主各自追求利益最大化建模为主从博弈。该模型亦可为研究电动汽车参与的需求侧响应提供重要的借鉴。另外,还进一步通过Karush-KuhnTucker最优性条件和线性规划对偶定理将此博弈模型转化为混合整数线性规划问题进行求解,最终获得全局最优的定价策略。     

基于主从博弈的电网公司需求响应补贴定价机制

文中构建了电网公司与多个用户的需求响应主从博弈模型。其中电网公司基于预测得到的下一年负荷持续曲线,选取合适时间段制定需求响应补贴策略,通过降低峰值负荷减少输配电建设成本,提高输配电整体收益;而用户根据电网公司在某时段制定的需求响应补贴价格决定在该时段的响应量来获取额外收益。文中对主从博弈模型的存在性及求解思路进行了分析,并给出了博弈均衡解的求解流程。算例表明,电网公司可基于所构建模型得到峰荷时段的补贴价格,且电网公司及用户均可通过需求响应而获益。此外算例还分析了可避免输配电容量单位成本变化对电网公司需求响应收益的影响。     

基于主从博弈的配电网分布式电源电能定价

在配电网分布式电源的渗透率逐步提高的情况下,针对异构分布式电源的消纳利用问题,提出基于主从博弈的配电网分布式电源电能定价方法。通过价格机制引导分布式电源出力,在保证分布式电源收益最优的前提下,支撑配电网安全经济运行;并采用分布式电源无功调节能力进一步提升系统运行经济性。利用KarushKuhn-Tucker最优性条件及强对偶原理,使双层主从博弈模型被进一步转化为单层混合整数二阶锥规划模型以实现博弈均衡的快速求解。算例测试分析表明,所提定价方法可以有效缓解系统阻塞问题,并促进系统经济运行。     

智能住宅小区的需求响应主从博弈模型

针对含有多个售电商的智能住宅小区,建立了售电商和用户之间的主从博弈模型。在该模型中,用户间的电力消费行为用含有个人隐私的演化博弈模型进行模拟,售电商之间的价格竞争通过非合作博弈模型进行模拟。同时证明了该博弈模型均衡解的存在性并设计算法进行求解。数值结果表明所提出的算法能够快速收敛且具有可扩展性,同时售电商和小区用户之间基于价格的需求响应行为有利于实现电力供需平衡,从而维持智能小区电力系统安全运行。     

含用户聚合代理的工业园区需求响应主从博弈机制与策略

区域综合能源系统中不同的利益主体往往具有多样化的优化目标和供用能需求,特别是聚合代理新型电力交易主体的出现,使得电能交易的相关调控策略和决策机制更加复杂,引入以价格为主导的博弈机制来协调均衡多方利益的对立是一个必然的趋势。考虑到能源交易过程中的先后次序和波动性变化等,基于Stackbelberg博弈理论和电力市场基本规则,提出了一种由用户聚合代理整合用户侧需求响应资源并与工业园区运营商互动的主从博弈电力市场机制模型,然后分析了工业园区和用户聚合代理的互动策略和博弈规则,并利用双层优化方法进行求解。通过优化分析验证了该机制在保证三方的经济利益下,同时能够改善用户聚合代理和企业用户在博弈中的弱势地位,对优化电力市场运营、降低大用户调峰成本和缓解电网压力具有重要意义。     

基于不动点映射的多微网与配电网主从博弈定价策略及均衡求解方法

随着配电侧微电网接入数量的逐年提升和市场化改革的推进,开展多微网与配电网的协同优化定价问题具有重要意义。针对该问题,本文提出基于不动点映射的主从博弈定价策略,并分析系统博弈均衡状态的求解方法。首先,建立含多微网接入的配电网二阶锥最优潮流模型,并推导其等价的对偶模型以获得准确的节点边际电价。其次,考虑储能、分布式光伏和弹性负荷的协调,建立基于价格响应的微网群运行优化模型。最后,基于不动点理论描述含多微网的配电系统定价策略,利用基于外推改进的最佳响应算法进行求解实现博弈均衡,并基于压缩映射定理证明所提算法的收敛性。基于改进IEEE-33节点配电系统案例的仿真结果表明,所提方法能够有效求解多主体博弈问题并获得均衡解,且具有更高的求解效率。     

基于双层主从博弈的综合能源系统多主体低碳经济运行策略

为解决综合能源系统多主体利益冲突问题的同时实现低碳运行,提出一种基于双层主从博弈的综合能源系统多主体低碳经济运行策略。首先,为降低系统碳排放,引入阶梯型碳交易和综合需求响应限制碳排放量。其次,设计由能源系统运营商配置储能的综合能源系统基本架构,提升能源系统运营商的调控能力和收益水平。然后,在充分考虑各利益主体的主动性和决策能力的前提下,建立了基于双层主从博弈的多主体低碳经济运行交互机制。其中,上层博弈以发电商为领导者,以能源系统运营商为跟随者;下层博弈以能源系统运营商为领导者,以能源生产商、负荷聚合商为跟随者。最后,通过仿真验证了所提策略能够充分发挥各主体的主动决策能力,促进各主体利益均衡,实现系统的低碳、经济运行。     

基于对数弹性负荷的电力用户实时定价模型

实时定价是当前节能减排背景下的一种有效的智能化需求响应手段。在需求价格弹性的基础上,建立了对数弹性负荷模型,完成了电力用户对基于价格的需求响应方法的实时电价计划模拟。以北京市某地区电网2007年夏季典型日负荷曲线为例进行算例分析,模型结果验证了所提出方法的合理性和可行性。     

基于Stackelberg博弈的光伏用户群优化定价模型

在由多主体组成的光伏用户群中,用户间存在光伏电量共享。然而,在现有的分布式光伏上网政策下,用户间的共享水平很低。为了提高用户间光伏电量共享水平,根据用户的用电特性,构建了光伏用户群内的多买方—多卖方格局。结合中国的分布式光伏上网政策,运营商作为主导者,以其收益最大化为目的,制定光伏用户群内部电价。用户作为跟随者,基于运营商发布的内部电价进行需求响应,最大化自身用电效益,用户需求响应的结果同时也会影响运营商的收益。通过分析该电力市场中运营商和用户的行为特性,提出了基于Stackelberg博弈的需求响应模型,并证明了该博弈均衡点的存在性和唯一性。算例结果表明,在该光伏用户群中,运营商通过制定内部电价,能够有效提高自身收益以及用户用电效益,并明显提升了光伏用户群内光伏电量共享水平,验证了所提模型的有效性。     

基于负荷聚合商业务的空调服务运作模式及控制策略

空调作为一种可调的柔性负荷,占尖峰负荷比重逐年增大。通过合理的调控引导空调用户参与需求响应,能有效发挥该响应资源的可调潜力与商品价值。为此,提出了一种基于负荷聚合商业务的空调服务运作模式,为用户提供合理的需求响应服务。运作模式包含了服务控制策略以及定价赔偿机制两部分。在分挡方案基础上,服务控制策略充分考虑用户舒适度需求,设置服务状态Ⅰ(选挡)和服务状态Ⅱ(变挡),以实现分挡模式下对空调可调潜力的充分挖掘;同时,在定价赔偿过程中,定义服务的"失负荷"违约事件,并制定指标量化其商品功能,以计入服务的商品属性和用户舒适度差异性,实现与用户的效益分享。最后通过算例对控制策略及效益分享机制进行应用分析,验证了运作模式的可行性与合理性。     

考虑负荷季节特性的电价型需求响应最优定价策略

实施峰谷分时电价策略能够有效降低负荷峰谷差同时节约电网投资,但不同季节的负荷特性具有显著差异性,其影响峰谷分时电价最优策略的制定,因此文章提出了一种考虑负荷季节特性的峰谷分时电价定价策略及时段划分模型。首先,描述所提出的需求响应架构;其次,采用k均值方法获取各季节典型日的负荷曲线,并采用改进的移动边界技术对各季节典型日负荷曲线进行时段划分,通过设置时段划分约束因子,并采用戴维森堡丁指数(Davies-Bouldindex, DBI)作为目标函数建立峰谷时段划分优化模型;然后,构建考虑负荷季节特性的需求价格弹性矩阵,以及考虑负荷季节特性的峰谷分时电价优化模型,并采用粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法求解模型。采用RTS测试系统提供的负荷序列样本对所提算法和模型进行验证分析,验证了所提方法和模型的有效性以及正确性。     

现货市场环境下售电商激励型需求响应优化策略

需求响应是售电商应对现货市场风险的重要工具,但已有研究中的售电商均采取电价型需求响应策略,无法根据变化的实际情况灵活实施需求响应,缺乏关于激励型需求响应的深入研究。针对此,构建了单一售电商与多个用户之间的激励型需求响应主从博弈模型,其中售电商在现货市场电价高于售电价格的时段,制定需求响应补贴策略以减少其售电损失,而用户根据售电商制定的补贴价格决定相应时段的响应量以获取额外收益。通过分析给出了博弈模型的求解方法,算例表明,售电商及用户均可通过需求响应而获益。此外,文中分析了现货市场价格波动对售电商的补贴价格制定、用户响应量和各自需求响应收益的影响以及不同类型的用户加入需求响应项目时对售电商需求响应收益的影响。     

基于主从博弈理论的含分布式发电的主动配电网故障恢复方法

基于主从博弈理论针对主动配电网故障重构问题,建立了主动配电网故障恢复模型。以开关状态集方案作为博弈策略,以故障恢复综合满意度作为博弈支付,考虑网络辐射状约束、节点电压约束等约束条件建立主体博弈模型;以优化运行方案调整作为博弈策略,以故障期间运行成本最小为博弈支付,计及功率平衡约束、可控微电源运行约束等必要约束条件建立从体博弈模型。仿真算例表明了所提方法的有效性。     

基于贝叶斯推断的用户偏好学习与响应优化

灵活性负荷聚合商通过需求侧响应整合用户侧资源参与电力市场,提高系统可靠性和经济性并获得收益。但用户对用电方式和成本的偏好将对其响应电量带来不确定性,进而影响聚合商的电量申报精度和市场收益。文中将参与需求响应的负荷资源作为广义需求侧资源,构建用户响应偏好模型。进而利用贝叶斯推断对用户偏好进行学习,获得响应电量的概率性估计,生成最优响应计划。最后,建立基于偏差电量考核的聚合商市场收益模型,采用美国PJM市场用户报价及典型日交易数据进行算例仿真。仿真结果验证了贝叶斯推断对用户偏好学习的有效性,以及考虑用户响应偏好的广义需求侧资源响应优化的经济性。     

基于斯塔伯格博弈的多利益主体需求响应策略

随着泛在电力物联网加速建设,聚合用户侧可控负荷提高电网的可调控容量,提高电网的可靠性与经济性变得越来越重要.文中挖掘用户侧可控负荷类型,聚焦需求侧响应策略,从系统运营者角度构建了实时平衡市场中大工业用户、负荷集中商、终端用户参与需求响应以及发电商上调出力的数学模型,建立系统运营者的最小调整成本目标函数.在此基础上,提出需求响应的斯塔伯格博弈数学模型,模型中系统运营者作为领导者,需求响应市场主体作为追随者,系统运营者对各追随者提供激励,各市场主体根据激励相容原则进行决策,决策出最佳需求响应电量,此时为系统最小调节成本.基于某地区多类负荷参与需求响应的算例,运用粒子群分散式决策算法,考虑需求响应的电量边界约束,设定负荷优先级,求解需求响应策略.算例仿真结果验证了所建模型与方法的可行性与有效性.