基于电价引导的电动汽车与综合能源系统交互策略

在能源互联网的大背景下,综合能源系统(integrated energy system,IES)和电动汽车(electric vehicles,EV)受到广泛关注.该文提出基于电价引导的IES与EV交互策略,平抑IES总电负荷波动,提高运行效益.首先基于模糊算法建立计及电价影响的EV用户充电概率仿真模型,提出动态分时定价策略引导EV有序充电,降低IES总电负荷峰谷差.其次,构建了包含EV电价引导层与IES能量调度层的双层能量调度模型,实现EV与IES的能量协同交互,并研究了基于电价引导的EV充电策略对IES能量优化调度和运行成本的影响.最后以北方地区某IES园区为运行场景开展算例研究,电价引导后IES的峰谷差降低了32.52％,IES运行成本降低了9.93％,EV充电费用降低了19.85％.结果 表明,基于电价引导的EV与IES交互策略能够减小IES总电负荷峰谷差,提高IES运行效益并降低EV用户充电费用,且上述效果随EV负荷比重增加而趋于显著.     

考虑综合需求响应的园区综合能源系统优化配置

园区综合能源系统是用户侧多能源耦合与供应的典型形式,而综合需求响应(integrated demand response,IDR)则是实现多种能源间耦合互补关系的重要应用,而目前的园区综合能源系统规划研究并未考虑IDR的应用。为了进一步激发园区综合能源系统中的多能互补特性,提升规划的灵活性和经济性,文中提出了一种考虑综合需求响应的园区综合能源系统优化配置模型,其在建立PIES内部各能量转换设备和能量存储设备数学模型的基础上,以包含投资、运行、维护和IDR成本的全寿命周期成本最小为目标函数进行建模,考虑了设备运行、功率平衡以及IDR的约束条件。以某热/电耦合商业园区综合能源系统为例进行算例分析,并在MATLAB平台上调用CPLEX求解器对所提模型进行求解。算例分析结果表明,考虑IDR的园区综合能源系统配置结果相比不考虑IDR而言,具有"削峰填谷"作用,可以更好地发挥园区综合能源系统多能互补特性,降低了园区综合能源系统的全寿命周期成本。     

面向工业园区的集中-分布式综合需求响应方法

目前通常采用集中式的统一调度实施综合需求响应(integrated demand response,IDR),这种方式在保护用户信息私密性和控制自主权方面存在不足。为此,研究了一种工业园区集中-分布式IDR方法。首先根据工厂综合能源系统的供能架构给出用户的可调控资源,然后设计了工业用户、园区能量管理系统和上级电网的集中-分布式交互机制,进而借鉴现行的两部制电价和统一价格机制,提出一种园区内部用户间的IDR市场机制。在此基础上建立了考虑多能协同的用户运行优化模型和工业园区集中-分布式IDR模型,并证明了该模型迭代收敛。算例分析结果表明所提IDR机制可减少用户对外提供的信息,并使用户与园区整体的运行成本最小。     

考虑分布式电源并网不确定性的需求侧分时电价运营策略

针对分布式电源(distributed energy resource,DER)在配电网的并网运行,文章研究了利用峰谷分时电价改善其运行特性的优化运营策略。首先基于负荷转移率研究了用户负荷需求对峰谷分时电价的响应模型。接着通过研究负荷峰谷时段划分方法,建立反映供电侧消纳分布式电源不确定并网功率的运营成本效益模型,结合模糊机会约束理论,提出了考虑分布式电源并网不确定性的分时电价优化策略。在此基础上,进一步基于粒子群优化算法研究了分时电价优化模型的求解方法。最后利用仿真论证了所提电价运营优化模型的可行性,仿真结果表明需求侧的分时电价运营不仅能够提高配电网的分布式电源消纳能力,而且有益于提高配电网的运营综合效益。     

分时电价环境下基于家居能量管理系统的家居负荷建模与优化运行

分时电价反映了电能商品的时间差价,可以更好地鼓励用户合理安排用电时间,削峰填谷,提高电力资源的利用效率;家居能量管理系统(home energy management system,HEMS)的研发与可变电价环境下家居负荷的优化方法成为影响分时电价应用效果的关键因素。为此,文章在HEMS的基础上研究了如何给出家居设备的优化运行方案以应对多变的分时电价。首先,给出了家居设备的负荷特性描述,通过各类特性的搭配对常见家居设备进行建模;然后,建立了分时电价环境下的家居设备优化运行决策模型,模型以最小化用户电能成本与最小化峰谷差为目标,综合考虑多类设备以及分布式新能源的协调;最后进行算例仿真,对比分析了多种场景下的优化决策结果,验证了优化运行决策模型在控制用户电能成本及减小峰谷差方面的作用。     

考虑峰谷分时电价影响的变电站容量规划方法

针对峰谷分时电价的实施会调整电力负荷进而影响电网规划的问题,提出了考虑峰谷分时电价影响的电网规划方案制定方法,并且建立了基于需求侧管理各参与方成本效益分析的峰谷分时电价模型及变电站容量规划模型。在峰谷电价比恒定的情况下,根据峰谷分时电价模型的计算结果选取算例地区峰谷分时电价的最优拉开比。在此基础上,对传统变电站容量规划方案和考虑峰谷分时电价影响的修正方案进行对比,最终得出:考虑峰谷分时电价影响的变电站容量规划方案在新建变电站容量减少的条件下,仍能满足地区电力平衡。并且该方案还能保证需求侧管理的各参与方均能获得更多利润,在有效节省建设投资的同时降低电力用户用电成本,明显提升电网规划的经济性和合理性。     

分时电价下企业光储系统的容量配置及优化运行

针对企业光储系统普遍存在的高用能成本问题,考虑光伏出力、负荷需求以及峰谷分时电价三者于不同时段的相关性对光储容量配置的影响,基于峰谷分时电价和储能荷电状态信息,以光伏出力和负荷实际大小为判断依据确定系统运行策略及容量配置原则。综合各组成部分成本和收益,建立以用能成本最低为目标的容量配置模型。采用遗传算法求解优化问题,得到光储最优配置容量以及优化运行策略。实例验证了模型的有效性,对系统灵敏度的分析表明,未来的光储系统规划还可根据分时电价及储能投资成本变化选择适宜容量的光储组合,具有实际工程价值。     

考虑风电消纳能力的高载能用户错峰峰谷电价研究

提出了一种通过需求侧管理激励负荷侧的高载能企业参与调峰,提高系统风电消纳能力的错峰峰谷分时电价机制。考虑了高载能企业转移负荷能力差的特点及其对峰谷分时电价时段连续划分的诉求,建立了相应的峰谷时段连续划分的错峰用电模型,并以提高系统谷时风电消纳能力为目标建立了错峰峰谷电价决策模型。通过解耦时段划分与电价优化,设计了2步优化方法求解峰谷时段与电价综合优化模型。错峰峰谷电价避免了传统多峰时段峰谷电价对用户的频繁扰动,更加适合高载能企业等大用户的生产特点。通过协调各用户的峰谷时段划分,减少峰时段时长,减轻了高载能企业电力成本压力,提高了参与调峰的积极性。     

发电侧峰谷分时电价设计及电量分配优化模型

构建发电侧与售电侧峰谷分时电价联动机制有利于平衡发电公司和供电公司之间的利益,但必须建立在定制出合理的上网定价机制的基础上,因此有必要研究发电侧分时电价问题。从发电成本的角度考虑,采用两部制电价对发电侧峰谷分时电价进行研究。应用会计成本法计算发电侧容量成本,并根据发电容量确定峰谷分时容量电价;根据发电厂煤耗等变动成本确定发电侧峰谷分时电量电价,从而得到发电侧峰谷分时电价;构建各时段各发电厂的电量分配优化模型。通过算例分析证明所提出的发电侧峰谷分时电价设计机制及电量分配优化模型是可行的。     

一种可操作的DSM峰谷分时电价定价方法

运用经济学原理研究了峰谷分时电价的市场效应,建立了基于电力需求价格弹性矩阵的峰谷分时电价数学模型,提出了电网总售电收入(用户电费支出)对电网负荷变化的反应灵敏度概念。通过对该模型的目标函数进行优化,得到了一种可操作的峰谷分时电价定价方法。算例仿真分析表明所提出的分时电价定价方法是切实可行的,它有利于减小电网的高峰负荷,改善负荷曲线,提高系统运行的可靠性和经济性,实现资源的优化配置和电力工业的可持续发展。     

一种考虑用户耐受度的自动需求响应调度策略

合理制定峰谷电价是现阶段实行需求侧管理的有效手段。引入需求侧的电力需求价格弹性,建立基于电价需求弹性峰谷分时电价的用户响应模型;综合考虑用户用电行为耐受度和用户用电支出耐受度,建立用户耐受度模型,给出基于用户响应和用户耐受度的峰谷分时电价优化模型。最后通过MATLAB软件,采用多目标遗传算法对提出的峰谷分时电价优化模型进行仿真,验证了其有效性。     

考虑负荷率的峰谷分时电价模型

针对峰谷电价与负荷率电价的配合问题,构建了适合于大、中工商业及其他用户的考虑负荷率的峰谷分时电价模型。首先,对电力系统运行特性及供电成本展开分析,在电力系统最优规划与运行的假设条件下,建立了电力系统及负荷率分档用户的边际容量成本和边际电量成本模型。然后,应用边际成本与两部制定价理论,计及电压等级价差,构建了负荷率分档的峰谷分时电价模型。该定价模型综合反映了用户发、输、配电环节供电成本及其时变特征,具有较好的经济效率与公平性。最后,算例验证了该模型的合理性。     

基于分时电价的电动汽车充放电多目标优化调度

大规模电动汽车无序充电易造成电网负荷"峰上加峰"等后果,这严重影响电网安全运行,因此合理调度充电行为至关重要。基于分时电价制度和电动汽车可入网的情况,针对电动汽车调度机构建立了计及电网负荷波动及用户成本的多目标优化模型,采用交叉遗传粒子群算法求解得到次日优化充放电计划。基于某商用楼宇负荷数据进行算例仿真,对比分析了分时电价与固定电价下的仿真结果及不同分时电价对调度策略的影响,结果表明:分时电价引导下的调度策略在减小电网峰谷差与提高用户经济性上都具有更大优势;受峰谷电价差增大与尖峰电价的影响,新的分时电价下电网调峰效果更加明显,但用户成本却因平均电价上浮而增高。     

基于用户价格响应和满意度的峰谷分时电价决策模型

峰谷分时电价是电力需求侧管理(DSM)的重要手段之一,合理地制定峰谷电价水平是其实施的关键.在了解用户实行的峰谷电价历史数据的基础上,提出建立用户的电价响应矩阵以反映用户对峰谷分时电价的响应;并建立用户满意度模型,综合考虑用户用电方式的满意度和电费支出的满意度.给出了基于用户价格响应和满意度的峰谷分时电价优化决策模型.最后给出一大工业用户数据验证了文中方法的有效性.     

基于区域峰谷分时电价的电动汽车有序充电研究

随着电力市场的发展,差异化电价机制的出现为引导大规模电动汽车的有序充电行为提供了一种新的思路。因此,提出了一种能够引导电动汽车有序充电的最优区域峰谷分时电价计算模型。首先,基于城市区域用电行为的差异特性,将用电区域分为居民区、办公区、工业区、商业区等四个区域,并运用隶属度函数法研究区域分时电价峰谷时段划分方法;然后,基于弹性系数法建立电动汽车用户响应量对区域峰谷分时电价的响应关系。最后,以日峰谷差和用户充电成本最小为优化目标,建立最优区域峰谷分时电价计算模型。仿真结果表明所提出的电动汽车区域峰谷分时电价计算模型能够有效降低用户充电成本和系统日峰谷差,有效引导电动汽车进行有序充电。     

计及用户需求响应的分时电价优化模型

峰谷分时电价是一种有效的价格型需求响应策略,合理的峰谷电价能为用户提供充足有效的价格信号,从而达到削峰填谷的目的。采用需求价格弹性分析用户的用电量随电价的变化情况,从而建立用户的分时电价响应模型。以峰谷差最小为目标,考虑保证用户利益且峰谷电价比在一定范围内等约束条件,建立峰谷分时电价的有约束非线性规划模型。设计分时电价的十进制编码方案,根据生存概率以轮盘赌方式对染色体进行选择复制,以随机概率的方式进行染色体的交叉变异,从而构造相应的遗传算法求解思路。分析该优化分时电价下的需求响应效果,并讨论需求弹性和峰谷时段的改变对优化结果以及需求响应的影响。算例分析表明该模型能有效改善负荷曲线,达到较好的需求响应效果。     

基于小微企业需求响应的园区能量优化管理方法

近年来我国智能化小微园区建设规模迅速增长,如何在最大化利用能源的情况下保证经济效益是当前面临的重要问题。针对小微园区能量优化问题,建立了基于小微企业需求响应的光-储并网微电网优化模型。该模型在分析负荷特性的基础上,结合分时电价与光伏系统出力信息引导小微企业参与需求响应,同时考虑在光-储并网条件下,基于分时电价采取谷时储能、峰时释能的运行策略,优化园区能源调度,实现日前24 h园区经济运行成本最低的目标。仿真结果表明:以经济性为目标的能量优化模型,优化管理各系统之间的能量交互,可有效控制园区的经济运行成本。     

基于成本效益分析的峰谷分时电价优化模型

为了制定出对需求侧管理各个参与方均有利的峰谷分时电价策略,首先对各参与方的成本、收入变化量进行分析,建立了合理的成本效益分析模型。并在此基础上创建了以峰谷电价比和拉开比作为决策变量的峰谷分时电价优化模型。然后通过宽容分层序列法将原模型的求解由多目标问题转换为单目标问题,再采用遗传算法求解单目标问题,得到满意的决策变量取值。最终根据该取值制定出优化的峰谷分时电价策略。算例分析表明:该策略实施后,一方面可以取得良好的削峰填谷效果,另一方面可使得电网公司、电力用户和全社会均获得更多的利润,从而有效提高电力系统的稳定性和经济性。     

基于负荷转移的售电公司分时电价优化策略

随着电价新政的发布,电力市场将进一步开放,同时目录电价的取消将加快分时电价机制的建立,在此背景下售电公司如何针对电力用户采取有效的分时电价措施是亟需解决的问题。为此在分析湖南省钢铁、电石等高能耗工业用户用电特性的基础上,结合售电公司、工业用户的成本及收益构建了售电公司成本收益模型、工业用户负荷转移成本模型,进一步提出了售电公司峰谷分时电价双层优化模型,上层模型优化目标为售电公司收益最大,下层模型优化目标为工业用户用电成本最小,以此确定峰谷分时电价套餐。以钢铁、电石等高能耗工业用户数据为例的仿真测算结果表明通过双层优化模型所得的峰谷分时电价套餐能够保证双方的利益,并有效引导工业用户合理用电、削峰填谷。     

发电侧与供电侧峰谷分时电价联动的分级优化模型

实施峰谷分时电价,可以改变用户的用电特性,达到移峰填谷、降低发供电成本、提高能源使用效率的目的,但同时也带来供电公司收益减少的风险.为此,提出了发电侧与供电侧分时电价联动的2级优化模型.该模型分2级进行优化:首先基于用户价格反应度矩阵,对供电侧峰谷电价进行优化,使其负荷曲线达到最优;然后对发电侧峰谷电价进行优化,以平衡发电公司与供电公司之间的成本效益,达成发电侧与供电侧价格联动.算例表明,所建立的分级优化模型能合理地分配发、供电实施峰谷分时电价的利益和风险,促进这项措施的顺利实施.