自动需求响应模式下光伏用户群的优化运行模型

用户侧光伏的快速发展给电力系统运行带来了新的挑战,而需求侧响应的参与可在节约用户成本、提高电网运行的经济可靠性等方面发挥积极作用。首先,基于我国分布式光伏相关政策,提出与系统净负荷相关联的用电成本模型,避免采用峰谷电价模型时用户趋向于在电价低谷用电而形成新的负荷高峰。其次,基于博弈论提出针对光伏用户群的需求侧响应模型,并证明该博弈问题存在唯一的纳什均衡策略。求解纳什均衡策略的过程,即是用户寻求最优用电安排的过程,将该过程等效为一个双层优化模型,并基于微分进化算法提出模型求解的方法流程。最后,将模型应用到实际算例之中,验证其在用户成本节约、系统负荷特性优化等方面的有效性。     

基于动态定价的虚拟电厂博弈能源管理模型

针对传统电网电价垄断模式造成市场积极性不高的现象,提出了基于动态定价的一主多从博弈能源交易模型。通过设立多场景分析综合能源系统中配电网运营商和虚拟电厂之间的能源交易量,求出Stackelberg博弈纳什均衡解。在博弈过程中,配电网运营商作为领导者负责汇总虚拟电厂的交易电量,通过考虑虚拟电厂的价格响应行为决定交易电价从而最大化经济效益。虚拟电厂作为追随者,以最小化运行成本为目标,根据交易电价决定交易电量。同时,提出了Kriging元模型与遗传优化算法相结合的求解方法,在简化计算量的同时求解出双方的均衡解。最后通过算例分析证明,所提博弈模型和优化算法能够在提高求解效率的同时提高双方经济效益。     

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。     

自动需求响应背景下考虑用户满意度的分时电价最优制定策略

基于博弈论研究分时电价最优制定策略。首先,综合考虑电力需求波动的成本、用户对电价变动的负荷响应及用户满意度等因素,建立电网公司与单用户博弈的分时电价定价模型;其次,分析不同用户的用电特性,将所建模型扩展为多类型用户情形;最后,结合实际算例,运用逆向归纳法获取博弈模型的纳什均衡解,并对比分析不同电价策略下的最优电价与最优用电量。算例结果表明,应用所建模型得到的分时电价最优定价策略,能够有效减小峰谷差,降低各类电力用户的平均电价,从而保证电网公司与用户利益;其中不同类型用户获益效果受其对电价响应能力的影响而有所差异。     

基于主从博弈的发电商与大用户双边合同交易模型

在开放的电力市场环境下,双边合同交易的竞争不仅包括合同签订双方即发电商和大用户之间的竞争,还包括多个发电商之间为获得更多的发电量而产生的合同电价的竞争。在此背景下,文中构建了计及多个发电商与多个大用户之间的双边合同交易的主从博弈模型。其中发电商的目标是通过与其他发电商进行非合作博弈,从而确定最优合同报价以使其通过双边合同售电的利润最大;而大用户则根据发电商的报价及预测的现货电价来选择其购电策略,从而使其购电成本最小。对主从博弈的纳什均衡解的存在性进行了证明并给出了博弈纳什均衡解的求解思路。算例结果表明博弈的参与者,即发电商和大用户都因参与博弈而受益。     

基于动态非合作博弈的大规模电动汽车实时优化调度

针对大规模电动汽车(EV)接入电网后,各充电聚合商(EVA)的独立优化目标存在冲突而导致优化调度存在困难的问题,提出了考虑多个EVA各方利益的基于动态非合作博弈的大规模EV实时调度模型。首先构建了大规模EV的集群等效模型并分析了动态电价下各EVA的利益关系,接着利用完全势博弈理论证明了博弈模型存在唯一的纳什均衡解并推导出求解方法,最后提出基于交替方向乘子法的实时分布式算法实现各EVA实时策略的求解。通过算例仿真验证了所提模型可有效实现削峰填谷、降低EVA充电成本。同时,在优化结果、计算时间、保护用户隐私方面更适用于大规模EV实时充电优化调度。     

考虑新能源消纳及需求响应不确定性的配电网主从博弈经济调度

针对当前配电网侧风电消纳率较低的问题,运用Stackelberg动态博弈理论,提出一种以配电网侧为主体、负荷侧为从体的主从博弈模型.通过分析用户负荷特性,建立用户负荷特性模型;运用三角模糊数描述需求响应的不确定性,建立价格型需求响应不确定性模型;以配电网侧配电网运行成本最小及风电消纳最大、负荷侧用户电费最低为目标建立配电网主从博弈经济模型,二者通过优化配电网侧的准实时电价策略集及负荷侧需求响应策略集达到博弈均衡;以修改后的IEEE 30节点系统为算例,采用改进型教与学优化算法求得该主从博弈模型的均衡解.算例仿真分析表明,所建模型能够有效提高配电网风电消纳能力,减少配电网运行成本和用户电费,实现主、从体双方社会效益与经济效益最优化.     

市场模式下光伏用户群的电能共享与需求响应模型

在光伏上网电价低于市电电价的环境下,光伏用户通过集群的方式实现电能共享,可以获得比单独运行更好的效益。为了使光伏用户群内各经济主体能实现有序的电能交易,提出了一种基于光伏电能供需比(SDR)的内部价格模型。在考虑经济性和舒适度的基础上,提出了用户参与需求响应(DR)的效用成本模型。由于内部电价是以各时段光伏用户群内的供需比为基础,用户之间针对电价的需求响应行为可构成非合作博弈,在证明该博弈问题存在纳什均衡解的基础上,提出了分布式优化算法对用户的纳什均衡策略进行求解。最后,通过实际算例验证了所提模型在减少用电成本、提高光功率互用水平上的有效性。     

分时电价下基于供用电双方博弈的家庭用户需求响应

动态电价策略正成为当前电力市场环境下供电侧普遍采用的调控手段,针对电力市场中售电公司与用户间互动关系,基于博弈论构建一种非合作的Stackelberg模型研究家庭用户的需求响应策略。模型通过对用户进行分类以实现对不同偏好用户的综合考虑,同时将电网负荷波动对售电公司效益的影响、用户满意度对用电舒适度的影响进行量化处理以完善供、用电双方效用函数。采用逆向归纳法对模型的纳什均衡解进行求解,并以此实现分时电价下对用户用电任务的优化调整。最后,将模型应用于实际算例中并对用户种类进行灵敏度分析,结果表明模型在供用电双方的效用优化方面具有较好的效果。     

基于主从博弈的配电网扩展规划

随着电力体制改革的不断推进以及“碳达峰、碳中和”的愿景,给电力行业的发展带来一系列机遇与挑战。以我国的电力改革实际情况为背景,提出一种基于主从博弈的配电网扩展规划双层优化模型。上层配网公司作为主导者,以最小投资运行成本为目标,同时考虑了各配网公司间的博弈关系;下层独立系统运营商作为追随者,根据负荷需求以发电成本最小为目标决策出节点边际电价。针对模型难以求解的问题,采用原对偶公式将双层博弈问题转化为离散约束广义纳什均衡问题进行求解。仿真结果表明：考虑市场环境下多个配网公司间的博弈关系可有效降低规划成本,保证了市场投资运营主体规划策略的精确性和有效性。     

智能电网下计及用户侧效益最优的负荷调控方法

智能电网中,为调控电网峰谷期间的用电量,提高负荷用户效益,提出了一种基于博弈论的负荷调控方法。以用户侧与电网侧为博弈主体分别构建负荷模型、负荷效益模型及电网侧效益模型。设计了基于博弈机制的电价调控策略,通过多轮动态调整博弈双方的收益,协调用户侧与电网侧之间的不平衡关系。在负荷与电价的双重约束下,通过CPLEX求解器计算负荷用户收益结果与电网负荷调控结果。算例表明,相同数据条件下,与改进粒子群算法相比,所提调控方法的负荷侧支出减少了0.95%,网侧支出减少了6.14%。验证了该方法可在有效调控电网峰谷期间负荷的同时,保证用户侧效益最优。     

考虑用户响应的动态尖峰电价及其博弈求解方法

激发需求响应资源参与电力系统调节对于提高系统运行可靠性和效率具有重要意义。尖峰电价是一种利用价格杠杆引导用户合理改变用电行为,缓解尖峰时系统供需矛盾的有效激励机制。结合当前中国电力市场发展情况,提出了一种考虑用户消费心理的尖峰电价动态优化机制。利用消费者心理学理论建立了用户需求响应模型,设计了尖峰电价实施流程,给出了尖峰日、尖峰时刻确定方法,建立了兼顾电网公司和用户两方面利益的尖峰费率优化模型。针对双目标优化问题,采用合作博弈方法的均衡解作为尖峰电价费率决策结果,实现电网公司和用户利益在竞争、合作意义上的最优。通过算例验证了所提模型和方法的有效性,结果显示,尖峰电价可以显著降低尖峰负荷,并降低用户电费支出。     

基于动态实时电价的电动汽车集群分层优化调度

针对大量电动汽车接入电网后的无序充放电对电网造成的不利影响,提出了一种基于实时电价的双层优化调度模型,根据接入电动汽车的可充放电时间段,将其划分为若干个集群,在保证配电网经济安全运行的同时,满足车主充电需求。该调度模型上层以负荷曲线方差及实时电价下用户的充放电总成本最小为目标,采用粒子群算法求解得到集群的实时最优充放电功率,并将集群的电动汽车充放电负荷与电价联动调整;下层引入充放电优先级指数,利用能量缓冲一致性算法,制定出集群内的各辆电动汽车的实时充放电策略。以典型的区域配电网负荷数据为例,通过仿真验证了所搭建的集群优化模型和求解算法的实用性和有效性。     

日前电力市场不完全信息条件下的电力供需双边博弈模型

随着大用户直购电的深入开展,中长期双边交易的市场化和现货交易非市场化之间的矛盾日益凸显,日前电力市场的构建迫在眉睫。建立了在日前电力市场中,电力供需双方间的不完全信息条件下的双边博弈模型,旨在为电力交易供需双方提供一种切实可行的博弈方案,使得双方可以在电力市场中获得最大的利益。模型以直购电价和直购电量作为博弈双方的预测重点,关于直购电价部分,引入发电成本因子,利用协整理论,构建考虑误差修正的直购电价与发电成本的关系模型;直购电量部分则利用相似日法进行预测。最后利用纳什均衡求出双边博弈的均衡解,并通过实例对所提出模型的有效性进行了证明。     

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。     

基于博弈论的电力系统供给侧多方交易决策

在电力体制改革背景下,新增实体进入电力市场参与供电交易。分别建立传统方式与电力改革背景下的网损模型,考虑地理位置、收益以及系统损耗等因素,建立电网公司、新增实体和用户构成的3方静态非合作博弈模型。以含7个新增实体的电力系统为例,采用串行化协同遗传-粒子群优化算法进化算法求解其交易决策的纳什均衡解,得到供电方电价及系统网损优化结果,并解释了纳什均衡的物理意义。算例结果表明,该模型具有一定的可行性及普适性,为制定供给侧的多方电力交易决策提供了理论参考。     

基于动态博弈的配电网单相电力用户用电行为分析

针对配电网三相负荷不平衡及电力尖峰负荷持续攀高问题,利用博弈论信号传递机理,建立基于动态博弈的配电网单相电力用户用电非合作博弈模型。该模型以A,B,C各相电力用户为博弈参与者,各参与者以一个用电周期用电费用最低为优化目标,其费用函数同时考虑了三相不平衡的抑制及负荷的削峰填谷。利用粒子群优化算法求解该问题的纳什均衡。仿真结果表明,所提方法可通过博弈联动在抑制三相负荷不平衡的同时,实现削峰填谷和降低峰谷差。     

基于广义斯塔克尔伯格博弈的微电网能源管理

为了实现微电网的能源优化管理,最大化单个微电网和多个用户的群体效益,基于非合作博弈理论,建立单个微电网和多个用户之间的广义斯塔克尔伯格博弈模型,其中,微电网作为博弈的领导者,以最大化收益为目标优化电价,引导用户调整用电策略,用户作为博弈的追随者,以最大化各自的效用函数为目标,在给定电价下决定用电策略,并影响电价制定。将广义纳什均衡问题转化为变分不等式,并采用固定步长的投影算法和最佳响应算法进行求解。某社区微电网的实例验证了所提模型的有效性。     

基于双层Stackelberg博弈的微能源网能量管理优化

提出了基于双层Stackelberg博弈的"供电公司–微能源网–用户"能源交易模型与求解算法。通过分析供电公司、微能源网和用户的博弈目标与策略,从理论上证明了该博弈存在唯一的Stackelberg均衡解,并求解了其均衡策略。在上层博弈中,供电公司作为领导者通过调整售电价格来刺激微能源网购电,微能源网作为跟随者,以最小化产能成本为目标,根据电价来决定购电量;在下层博弈中,作为领导者,微能源网根据用户的实际用能需求来制定售能价格,而用户作为跟随者,则调整用能策略以平衡购能支出和用能体验。经算例验证,所提的双层博弈方法可有效求解各参与者的均衡策略,并具有良好的收敛性和经济性。     

考虑发、用电侧利益主体博弈的双层调度方法

市场环境下,随着风电的广泛接入,将需求响应纳入传统日前发电调度计划成为消纳风电、降低系统运行成本的有效手段。当电力公司制定日前发电计划时,如何根据消费者心理采取最优的电价决策方案调用负荷侧资源是目前亟须解决的重要问题。针对该问题,提出了一个考虑电力公司和用电用户有着不同利益需求的双层优化模型,该模型的上层为电力公司日前发电计划优化问题,将价格型需求响应调用成本纳入目标函数,下层是基于用户满意度促进风电消纳的日前实时电价的优化制定,并研究了电力公司运行费用与用户满意度的相互关系。算例分析结果表明,所提模型可以反映双方的利益博弈关系,并实现双主体利益的最大化。