考虑用户有限理性的售电公司峰谷组合电力套餐设计

中国电力零售侧市场化程度逐步加深,售电公司须为电力用户提供有针对性的电力套餐以保障其市场占有率和持续盈利能力.为此,提出售电公司峰谷组合电力套餐零售模式并构建了考虑用户有限理性的电力套餐设计双层优化模型.在上层模型中,售电公司以购售电收益最大化为目标优化峰谷电力套餐参数及其在电力市场中的购电策略;在下层模型中,用户以购电综合效用最大化为目标进行峰谷组合套餐定制,考虑了裕度电量价值及从众心理对有限理性用户决策的影响,同时基于锚定效应模拟了用户在选购电力套餐后的用电行为.以某地居民用户为对象进行仿真分析,结果表明售电公司可通过设计峰谷组合电力套餐激励有限理性用户主动调整用电行为,提高购售电收益.     

售电商参与现货市场下的售电套餐优化设计

随着中国电力现货市场的快速发展,售电商可以通过设计售电套餐来引导电力用户参与电力需求响应,以此提高双方利益。文中引入避峰响应系数,在分时电价的基础上制定售电套餐激励以吸引电力用户积极转移用电负荷。首先,根据设计的售电套餐计算出电力用户选择售电套餐后的负荷转移情况;其次,考虑电费支出的变化与用电方式的变化对电力用户效用产生的影响,基于效用函数构建售电套餐决策模型来计算出电力用户对售电套餐的选择情况;然后,文中基于售电商参与现货市场交易转移负荷,以售电商利益驱动量最大化为目标优化设计出4种售电套餐;最后,通过算例分析,验证了优化后的售电套餐符合双方的利益要求。     

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。     

基于负荷聚合商的需求侧响应优化模型研究

在电力市场中,由于用户参与市场的形式存在差异,需求侧的响应能力会影响电力供需场景下的价格波动。为了提升电力市场的稳定性和可靠性,考虑用户负荷调整能力,设计了需求侧资源聚合响应优化模型。首先,建立涵盖多种用户参与形式的需求侧响应架构,分析该架构下不同形式参与的用户需求响应机理,构建考虑间接参与用户主动响应的市场出清模型,并提出了相应的结算方法,保证该架构中需求响应机制的可持续性;然后,将电力市场中需求侧资源聚合商的收益映射至投标决策,提出需求响应在负荷削减与负荷转移2种合同模式下的投标优化模型;最后,通过算例对模型进行验证。计算结果表明,按照该投标策略,需求响应在选定的指标衡量下,改善了配电网可靠性及用户效益,验证了所提方法的合理性及有效性。     

基于双层联合优化的电-气综合能源生态系统需求响应模型

提出了一种在电-气综合能源生态系统中,基于双层联合优化的市场化需求侧响应模型。该双层联合优化包括系统层的经济调度以及节点层的能量优化分配。首先,构建了以节点为单位的用户多能灵活负荷模型以及用户参与需求侧相应的经济分析模型,然后提出了电-气综合能源生态系统的稳态潮流模型。在此基础上,提出了电-气综合能源生态系统中需求响应的双层优化模型。系统层优化在获取辅助服务市场上聚合商的需求响应报价基础上,对电气联合传输系统进行集中式能量优化调度。节点层的优化问题为聚合上的能源优化分配模型,即聚合商根据系统购买的需求相应服务,将负荷削减量按照经济性最优的原则分配给用户。建立双层优化问题后,将下层优化问题转化为上层优化的KKT条件,并通过内点法进行求解。最后,通过IEEE 24节点可靠性测试系统和比利时20节点天然气系统的耦合系统,验证了本文提出的电-气综合能源生态系统下的多能需求响应模型的有效性,及其相对于传统电力需求响应的优越性。     

考虑用户满意度和需求响应的综合能源经济优化调度

综合能源系统采用多能源协同供应理念,打破能源网络之间相互独立的格局,促进能源利用水平的进一步提升。然而,传统的综合能源经济优化调度模型未充分考虑用户的用能满意度,难以充分发挥需求侧用户的响应能力,故如何构建客观合理的能源调度模型成为目前亟需解决的问题。在需求响应的基础上,引入用户用能满意度指标和储能调节系数对负荷转移量和储能装置的充放功率时刻进行约束,同时在目标函数中考虑全面的环境成本,构建考虑用户满意度和需求响应的综合能源经济优化调度模型。仿真结果表明:所构建的模型在提升新能源消纳率和降低综合运行成本方面均取得了明显的成效。     

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。     

基于套餐隐式评分与用户画像的电力套餐推荐方法

面向售电公司提供差异化售电服务、提高用户黏性的市场需求,提出基于套餐隐式评分与用户画像的电力套餐推荐方法。首先,提取电力套餐属性标签,以用户的套餐历史购买行为作为其对电力套餐的隐式评分,构建计及偏好衰减的用户-套餐标签画像模型。然后,以皮尔逊相关系数和欧氏距离分别表征用户的分时负荷与总负荷水平的相似性,提出基于双尺度负荷聚类和轮廓系数的套餐标签赋权方法。在此基础上,构建基于加权欧氏距离的用户画像相似度评估模型,提出电力套餐协同过滤推荐方法,为目标用户筛选并推荐最经济的电力套餐。对不同负荷水平和用电习惯的用户进行电力套餐推荐仿真,结果表明,所提套餐推荐方法可根据用户的套餐历史购买信息发掘其消费偏好,提高售电公司的电力套餐推荐准确率。     

基于用户用能意愿及负荷特性的需求响应用户自动筛选策略

需求响应是电力需求侧管理的一个重要组成部分,选择合适的用户参与需求响应是需求响应实施中的一个关键步骤。首先建立用户的满意度模型,综合考虑用户用电方式的满意度以及电费支出的满意度。然后,基于用户侧不同负荷的特性,构建用户在不同响应等级下可以参与调整的容量模型,进而构建需求响应中用户自动筛选的整数规划模型,并采用分支定界方法求得模型最优解。最后,借助算例分析,验证模型的正确性和可行性,结果表明该策略是公平、有效的。     

电力用户侧参与的综合能源系统优化调度

针对传统需求侧响应在热力系统描述方面不能满足综合能源系统应用的问题,提出了用户侧参与下的电、气、热综合能源系统联合优化调度模型。用户侧采用可转移电力负荷分类参与需求侧功率调整;综合考虑系统内部电气热的耦合及分时电价、气价等,并利用储能系统的时移特性;以调度周期内系统运行成本以及负荷调用补偿成本之和最小为目标函数,增设了考虑系统热负荷需求及电锅炉提供电力需求转换的热力平衡方程等式约束。仿真结果表明,相较于用户侧不参与调度的优化模型,用户侧的参与可改变原电力负荷曲线实现削峰填谷,同时降低综合能源系统总成本,保证综合能源系统正常运行及实现系统内源、储、荷协调互动。     

计及需求侧管理的新能源微电网多目标优化调度方法

提出了一种考虑需求侧管理的新能源微电网多目标优化调度方法。首先,为了改善用电结构,计及微电网的新能源消纳、用户购电成本和负荷的平稳性,建立了基于微电网中可控设备负荷转移的需求侧管理多目标优化模型;然后以微电网的经济性和环保性为优化目标,建立了包含风力和光伏发电的并网型微电网多目标优化调度模型;最后采用改进的多目标粒子群优化算法求解模型。算例结果表明,所提方法在提高新能源消纳、降低用户的购电成本并实现负荷削峰填谷的同时,能进一步降低经济和环境成本。     

Home energy management incorporating operational priority of appliances

Home energy management (HEM) schemes persuade residential customers to actively participate in price-based demand response (DR) programs. In these price-based HEM methods, a controller schedules the energy consumption of household’s controllable appliances in response to electricity price signals, considering various customer preferences. Although numerous methods have been recently proposed for HEM application, prioritizing the operation of controllable appliances from the customer’s viewpoint in price-based HEM has not been addressed, which is the focus of the present paper. To do this, the value of lost load (VOLL) of each appliance is defined to indicate the operational priority of that appliance from the customer perspective. Considering appliances’ VOLL, electricity tariffs, and operational constraints of appliances, an optimization problem is proposed to minimize customer energy and reliability costs. The output of the proposed HEM would be the optimum scheduling of household electrical demand. Numerical studies illustrate the effectiveness of the proposed HEM method in a smart home, considering different time-varying electricity pricings.     

可靠性需求市场中用户的风险决策

市场环境下,用户的身份按其参与市场的方式可分为用电容量的需求方和备用容量的供应方2类。为提高用户收益,该文在对这2种容量不同收益特性及其互补性进行分析的基础上,基于风险管理观点与协调优化理念,提出基于风险的用户可靠性需求决策模型,使用户参与用电市场的确定性收益与参与备用市场的风险性收益之和最大。为加快寻优速度,提出基于灵敏度技术的优化算法。仿真结果表明用户可靠性需求过高或过低都不合适,而应存在最优值。     

分时电价下居民用户用电需求响应估计方法

在组织需求侧资源参与需求响应(DR)的过程中，除了应关注已参加DR的存量资源的管理，还应考虑如何实现对未参加DR的潜在增量用户的潜力分析。针对基于价格的需求响应(PBDR)，关注给定价格下用户响应量估计的关键环节，通过支持向量机回归模型，建立未参加和参加PBDR用户间用电规律的相似性，解决了DR事件起始和持续时间不固定、未参加PBDR用户自身的历史用电信息无法反映其DR特性等难题，实现在假设施加价格信号下，对未参加PBDR用户的用电响应情况及需求弹性的量化估计。基于伦敦地区智能电表实际数据进行实验以验证所提方法的优越性，结果表明所提方法的估计效果优于基于相似日的方法，可为用户筛选提供一定依据。     

中央空调节费运行方案及其适用性分析

基于商业用户节省空调电费的强烈愿望和带楼宇自控系统的中央空调自身的调节能力,提出一种分时电价激励作用下用户自主实施的、以节费为目的的中央空调运行方案优化模型。优化结果给出按一定时间间隔调节空调温度设定值的方案,业主可通过预冷移荷和提高高电价时段的室温以达到降费的目的。针对商业性建筑典型参数实施的算例分析表明:用户以节费为目的的空调运行优化方案,对降低峰荷时段的电力需求有一定效果;运营时段降载量和节费量主要受调温周期和允许最大温升影响;早峰荷时段的起始时间、峰平价比都是激励用户预冷移荷的关键因素。     

可选择两部制电价定价模型及其方法

以制定315kVA容量及以上工业用户包含两部制电价、容量电价、电量电价等共8个可选择选项的电价菜单为背景,研究并给出了其定价模型优化方法。首先,采用邮票法结合用户用电修正指标对各电压等级输配电成本进行分摊。然后,在各电压等级下,分析用户用电量和容量的负荷特性指标,按照用户支付电费最少的原则,预判用户对基本电价、容量电价的选择。接着,设计两部制电价可选择选项的预判条件,根据此条件和前面预判结果建立线性方程进行求解,计算得到可选择电价目录。最后以某省用户数据为依据对模型进行验证,结果表明该模型既保证了总费用的回收又保证了预判用户所在类别电价为最经济电价。     

基于需求侧响应的配电网优化调度研究

随着配电网的快速发展,分布式电源和需求侧响应技术正逐步由输电网向配电网转移。提出了一种含电价型需求侧响应的配电网的优化调度方法。首先构建了电价型需求侧响应的负荷转移模型,以实现需求侧响应执行后的负荷转移;其次,构建了运行成本最小的配电网的调度模型,该模型包括分布式电源的运行成本、与主网的功率交换费用,并将储能设备充放电状态引入约束;最后,采用CPLEX求解器对模型求解。仿真结果表明,需求侧响应技术和储能设备能提升分布式电源的消纳能力,降低配电网的调度运行成本,优化了负荷特性。     

考虑需求响应的负荷控制对供电可靠性影响分析

需求响应一般分为基于电价与激励两种模式,采取需求响应的目的是降低峰时段负荷,减少运行风险。研究的重点是构建包含负荷控制的分时电价负荷模型,分析同时采用负荷控制激励模式与分时电价两种需求响应措施后负荷变化对电网可靠性的影响,从不同角度分析两种模式下配电网运行情况,并提出一种新的通过负荷曲线聚类来计算配电网在动态负荷下的可靠性方法。通过引入改进的k-means聚类算法对不同需求响应模式下的负荷曲线聚类,得到负荷概率模型,结合蒙特卡洛模拟方法来计算不同负荷水平下最终的配电网可靠性指标,分析了在需求响应不同模式下的负荷变化对配电网可靠性影响。算例结果表明,需求响应措施能提高系统可靠性,且包含负荷控制激励的分时电价比单一措施下的可靠性更高。     

在全面开放的电力市场中用户用电管理及其策略

分析了在全面开放的竞争的环境下用户的用电特点、用户成本结构与用户用电成本。传统的环境下,用户对用电没有太多的选择。而在全面开放的竞争的电力市场中,用户将有更多的选择,最主要的是可以选择其电力供应公司（发电公司和配电公司）以及选择电价和服务。不同用存在不同的成本结构。用户用电决定其购电成本,用户用电质量、可靠性等决定其服务成本,用户停电损失决定其停电成本。研究了用户4种基本购电方式。不同的购电方式影响着用户的用电成本。在用户用电成本的基础上深入研究了用户的用电管理以及用户的用电策略。研究结果表明,用户加强用 采取适当的用电策略在一定程度上可以降低用户用电成本。     

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。