数据孤岛下基于联邦学习的用户电价响应刻画及其应用

电价型需求响应离不开对用户价格响应的精准刻画,然而用户对价格的响应大多发生在与聚合商的交互中。并且出于隐私保护需求,这些交互数据往往不被公开,呈现为数据孤岛。针对现阶段用户数据隐私需求和电网调度需求相互冲突的问题,提出了基于联邦学习的用户电价响应行为刻画及其应用方法。首先,构建基于联邦学习的用户电价响应行为刻画的分布式交互框架,将原始数据信息交互转变为特征信息交互。然后,利用差分隐私-联邦近端算法实现不同聚合商电价响应模型的参数聚合,获得区域用户电价响应模型。最后,提出嵌入响应模型的配电网优化运行应用方法,利用改进的策略近端优化算法求解系统实时电价和储能出力。算例表明,所提方法在保障用户用能信息隐私下,能准确刻画区域用户电价响应行为,并改善配电网综合效益。

计及用户电价响应的微网和配电网联合调度运行模型

针对现阶段微网清洁能源接入率低、供能经济性差等问题,在考虑配电网高环境处理费用的前提下,构建计及用户主动电价响应,以用户综合购电成本和环境处理费用最低为优化目标的微网和配电网联合调度模型。利用基于信息熵理论建立的多目标评价体系对由非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求得的非劣解进行综合评价,以获得最佳的运行方案。算例以南方沿海某智能小区电网为参考系统,设置了3种场景分析蓄电池、配电网接入对优化目标的影响,并将仿真结果与专家评价模式下的优化方案进行对比,结果验证了所提方法的有效性和实用性。

基于电动汽车用户电价响应的充电负荷优化模型建立

在研究电动汽车用户行驶规律的基础上,利用蒙特卡罗算法模拟了3种电动汽车充电情景并进行充电负荷特点分析,以智能充电作为研究重点,分析电价弹性与电动汽车负荷需求之间的关系,通过用户对电价的响应来调控电动汽车充电负荷。根据电价响应,建立了以优化负荷曲线为目标的充电负荷优化模型,并进行实例计算,验证了电价弹性模型和充电负荷优化模型的有效性。

分时电价下大用户概率响应建模研究

在大用户响应电价特性的基础上,提出了基于用电特性的大用户负荷聚类方法。将大用户的需求响应模型分成负荷基准分量部分和负荷响应分量部分,利用多变量时间序列重构的短期负荷预测方法得到用户的负荷基准分量,在需求价格理论的基础上利用响应实际数据获得单体大用户响应分时电价的负荷概率模型。利用matlab对南京地区实际数据进行仿真模拟,算例表明,该模型能够很好的反映大用户的响应分时电价的情形,为分时电价的制定策略提供科学依据。

居民用户储能系统的动态电价响应模型研究

基于用户能够获取日前动态电价信息的假设,研究典型居民用户通过家庭储能系统的动态电价响应行为,提出居民用户储能系统的动态电价响应模型,作为用户优化决策的辅助工具。通过算例对比分析用户在固定电价和动态电价两种情形下的用电成本与用电量。研究结果表明,充分利用储能装置响应外部电价的变化,能够显著降低用户的用电成本。

计及电价型需求侧响应含碳捕集设备的电–气–热综合能源系统低碳经济调度

目前,通过各类低碳技术辅之合理的市场机制是实现综合能源系统低碳运行的重要手段。将碳捕集技术引入综合能源系统低碳调度中,并考虑到碳捕集设备高能耗导致难以在峰荷额定运行的问题,将电价型需求侧响应引入系统,综合系统经济性和低碳性。首先,以负荷波动性为目标构建电价型需求侧响应模型,对原始负荷曲线"削峰填谷"。其次,建立以综合成本最低为目标含碳捕集电厂的电–气–热综合能源系统低碳经济调度模型,并将需求侧响应结果引入模型,构建双阶段模型。最后,利用CPLEX优化软件,基于改进的IEEE-30节点电网模型、7节点气网模型和6节点热网模型对文中方法的有效性进行仿真验证,结果表明所提方法能兼顾低碳性和经济性,可为综合能源系统低碳经济调度提供参考。

住宅小区动态分时充电价格响应的电动汽车有序充电策略

在住宅小区传统建设模式下,充电桩安装难、配套投资大,严重阻碍了充电桩在小区内进行普及使用。为解决该问题,本文首先调研了住宅小区内的电动汽车用户的出行习惯和充电特点,提出了分时电价响应和动态服务价响应两种有序充电模式,然后以用户充电费用最低为目标建立了数学模型,并引入超小区配电变压器容量的惩罚因子,最后利用改进粒子群算法,仿真分析在无序充电、分时电价响应有序充电、动态服务价响应有序充电三种方式下的负荷波动性。算法仿真后,证明了所提出充电策略的正确性、有效性。最后,针对住宅小区公共、个人停车位充电桩,提出了住宅小区停车位安装充电桩响应有序充电建设方案,为今后住宅小区电动汽车实际应用充电提供了指导建议。

考虑电价型需求响应的交直流混合配电网优化调度

直流配电技术的发展,为分布式电源的接入提供了更加高效的方式,使得配电网呈现出交直流混合的拓扑形态。充分考虑将电价型需求响应应用在交直流混合配电网优化运行中,将主网电价与用户侧需求响应通过阶梯式弹性建模方法加以表示,在输配分离的电力市场环境下,实现确保交直流混合系统安全运行的同时最大化配电网主体的总收益。此外,交直流混合配电网优化调度模型属于非凸优化问题,采用二阶锥松弛和线性化技术将其转化为混合整数二阶锥凸优化问题,以快速求解,便于在实际交直流混合配电系统中应用。最后,通过构建的交直流混合配电网仿真算例验证了模型的有效性。

热负荷弹性与分时电价需求侧响应协同促进碳减排的电热优化调度

通过负荷侧灵活性资源的协同可有效促进系统的碳排放降低与低碳经济运行,针对于电热联合系统日前调度问题,建立了一种热负荷弹性与分时电价需求侧响应协同促进碳减排的电热优化调度模型。为有效挖掘负荷侧灵活性资源的协同潜力,在系统的热负荷侧综合利用采暖建筑用户热负荷弹性,同时于系统的电负荷侧引入分时电价需求侧响应相协同。模型的综合优化目标对应考虑结合系统运行燃料成本、系统弃风惩罚和系统碳交易成本以安排电热联合系统的调度计划。算例仿真表明,通过电热负荷侧采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应的协同可有效地降低系统碳排放并促进系统低碳经济运行。

考虑采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应协同的电热联合系统优化调度

电热联合系统中电、热负荷在峰谷分布上存在互补特性,考虑电、热负荷的互补特性实施电热联合系统优化运行可以有效增强系统调峰灵活性,缓解电热强耦合造成的弃风。为此,研究了考虑采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应协同的电热联合系统优化调度问题。阐述了电、热负荷协同促进风电消纳的机理。根据电、热负荷特性分别建立采暖建筑用户热负荷弹性模型以及分时电价需求侧响应模型,并以此为基础建立电、热负荷协同响应模型。将负荷模型纳入调度模型,构建考虑负荷协同优化的电热联合系统日前调度模型。算例分析表明,采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应的协同可有效提升系统运行经济性并促进系统风电消纳。

基于电价型需求响应的微电网两阶段随机调度方法

研究了电价型需求响应参与微电网调度运行的问题,在电价型需求响应的基础上,采用场景法考虑微电网中风光出力的随机不确定性,建立了微电网两阶段随机优化模型,由第一阶段的需求响应资源参与风光消纳,引导用户响应风光出力的变化,在第二阶段通过调整可控微源的备用资源,校正实时运行场景下的供需不平衡,满足不同风光出力场景的差别需求。算例结果表明所提考虑电价型需求响应的微电网两阶段随机调度方法具有应对不确定风光出力的鲁棒性,可以有效提高微电网系统整体运行的经济性。

考虑节点边际电价的配电网与多微电网双层鲁棒经济调度

可再生能源出力的不确定性给市场定价机制带来了挑战,实现市场参与者的利益均衡分配成为亟待解决的关键问题。提出一种计及风电出力不确定性的节点边际电价市场出清机制。建立配电网与多微电网协调优化调度的双层模型,上层模型为考虑风电出力及功率交互不确定性的配电网数据驱动鲁棒经济调度模型,下层模型为考虑电价型需求响应的微电网数据驱动鲁棒经济调度模型。通过配电网与微电网之间功率交互与电价信息的传递进行上、下层模型的迭代求解,实现不同市场参与者的利益均衡分配。测试系统的仿真结果验证了所提模型及求解方法的有效性。

计及电动汽车入网的峰谷电价时段优化模型研究

针对电动汽车有序充电和放电对电网削峰填谷方面的影响,提出峰谷电价时段的优化模型。首先,根据私家车主的出行习惯,构建无序模式的放电概率模型;然后,基于峰谷电价时段,构建用户响应峰谷电价差的有序充电和放电时刻选择算法;其次,考虑峰谷电价响应度,使用蒙特卡罗法模拟得到电动汽车充放电功率的日负荷曲线,与原始电网负荷叠加,得到考虑电动汽车充电和放电功率的实际负荷曲线;在此基础上,构建以电网负荷峰谷差率最小为目标的峰谷电价时段的优化模型,并使用遗传算法对其优化求解;最后,通过算例验证了模型的正确性。

考虑需求响应的含风电电力系统的优化调度

建立了考虑电价响应和用户满意度的含风电电力系统优化调度新模型。该新模型融入电价响应这一用电调度方式来优化调整次日的负荷曲线,以降低风电的反调峰特性和间歇性对优化调度的影响,同时通过引入用户用电满意度约束,确保所做出的调整让用户满意。该模型改变了一味通过协调优化发电侧资源去配合风电并网的传统模式,形成了发电资源和负荷资源共同协调优化配合风电并网的新模式。算例分析表明,所提出的考虑需求响应的含风电电力系统的优化调度模型,可以在满足用户用电满意度的前提下,降低系统运行费用,特别是大幅降低了机组的启停费用,提高了含风电电力系统运行的经济性。

基于实时电价的电动汽车充放电优化策略和经济调度模型

实时电价为优化电动汽车(EV)充放电负荷提供了手段,从而实现经济调度。首先建立用户最优充放电策略模型:以计及EV电池退化成本的用户成本最小为目标,以满足EV行驶荷电状态和充放电荷电状态等为约束。在此基础上建立电动汽车用户实时电价响应模型,通过实时电价计算用户充电成本,使电动汽车充放电负荷与电价联动调整,并将该模型嵌入电动汽车充放电策略优化目标函数。求解过程中,用"停泊时长"确定单车一日可多次充放电的时段和行驶时段,从而在EV可充放电时长范围内优化每时段充放电负荷。最后建立经济调度模型:目标中计及机组阀点效应、约束中考虑EV充放电负荷以及机组爬坡速率等限制的多目标经济调度模型,提出一种改进模式搜索算法求解该时间耦合、非线性、非凸模型。以IEEE 39节点为例,验证了所建立模型和求解算法的有效性。

提高电能使用效率的可中断电价与峰谷分时电价的联合优化设计

在发电侧竞价上网的情况下,供电公司通过实行可中断电价可以适当规避购网电价剧烈波动的风险。但我国发电企业并未实施竞价上网,供电公司购网电价由政府制定,相对比较稳定,故实行可中断负荷管理对供电公司缺乏一定的激励机制。本文首先根据估算的用户缺电损失确定可中断电价;随之提出用户可中断电价响应系数的概念,对已确定的可中断电价进行调整;然后根据经济学中供需理论,将可中断电价与峰谷分时电价相结合,在分析供电公司成本和效益基础上,建立联合优化模型,采用分解算法进行求解。算例分析表明,该模型既能使供电公司与用户的利益不受损害,又可解决当前可中断电价缺少激励机制的问题,非常适合我国当前的电价改革模式。

基于需求响应的含光伏电力系统优化及其算法改进

为解决光伏并网发电的不稳定性以及发电调度成本高的问题,建立了以发电调度成本最小为目标的含光伏电力系统优化模型。该模型借助电价的需求响应来增加对负荷的调控能力,以减少光伏的不稳定性对发电调度优化结果造成的影响。为求解该模型,对经典的遗传算法进行了改进。仿真结果表明:考虑需求响应有利于含光伏电力系统负荷削峰填谷,提高机组发电的稳定性,并且降低了含光伏电力系统机组的发电调度成本,验证了所建模型的正确性和有效性。

基于峰谷分时电价引导下的电动汽车充电负荷优化

在研究电动汽车用户充电需求的前提下,利用蒙特卡洛方法对2种不同充电方式进行模拟并对其进行分析;分析用户响应度对电动汽车有序充电的影响,建立峰谷分时电价对电动汽车负荷影响的模型,在模拟出电动汽车无序充电负荷的基础上,用实际案例对模型进行验证,利用多目标优化遗传算法进行求解,验证峰谷分时电价对电网负荷优化的有效性。

计及需求响应的综合能源系统容量经济配置及效益分析

为了对计及需求响应计划的区域综合能源系统容量配置的经济与环境效益进行综合评估分析,对并网型综合能源系统建立电价激励型需求响应(PBDR)下年总规划成本和年二氧化碳排放最小的双目标优化模型,采用价格需求弹性系数对用电负荷曲线进行修正,将负荷功率从高峰时段转移到其他时段。利用ε-约束技术将该双目标规划模型转化为单目标规划问题,通过求解得到Pareto最优解集,运用模糊决策方法选取最优方案。算例结果显示综合能源系统年总规划成本和年二氧化碳排放量在PBDR下有所降低,反映了需求响应带来的经济效益和环境效益。

基于动态服务价的充电站有序充电控制方法

为了解决电动汽车充电困难与充电设施利用率低这一对新矛盾,本文首先调查分析了各种电动车辆的出行习惯和充电特点;然后把社会充电站归纳成城市公共充电站和公交物流车等专用充电站两类,提出了分时电价响应和动态服务价响应两种有序充电方式,并制定以风电、光伏等绿色新能源出力反向激励的动态服务价引导机制,建立了以用户充电费用最低为目标的数学模型;最后进行了仿真分析。结论为:从负荷波动性看,分时电价响应与动态服务价响应有序充电方式均比无序充电方式降低,动态服务价响应有序充电方式还能够有效提高西部地区绿色电能利用率,大幅减少弃风弃光。