基于需求响应的居民用电负荷控制策略研究(3)

目前国际上有很多关于需求响应电价设计及ＤＲ下的用电设备调度的研究成果。文献【４】【５】都采用了分布式梯度算法解决最小化电费成本和功耗限制引起的用户不满，的问题，从而实现社会整体效益最大化的目标。实际过程是通过算法设计电价促使用户更合理调度其用电设备以减少发电峰荷，从而减少电力公司总发电成本，增加总体收益。其中文献【５］对几种常用的家电设备建立了函数模型，还考虑了电动汽车等充电设备的调度，但其没有考虑推迟用电设备使用对用户的影响。文献【６】则是对ＤＲ中的实时电价定价策略进行研究，通过能量管理控制器对用电设备进行调度，实现供应端的利益最大。文中注意到了推迟电器使用降低了用户满意度的问题，但对功率可调的家用电器该如何调度没有考虑到。文献【７】【８】研究了针对电力出现短缺情况时基于激励的需求响应项目的定价机制。文献【９１ｆ１０】【１１］［１２］运用博弈论的相关知识对需求响应进行研究。其中文献【９】还提出了一种分布式策略，利用用户的需求响应降低高峰时段

负载率从而弥补电力短缺。但这几篇文章都没有考虑清洁可再生能源参与需求响应时对用户和系统的影响，也并未提出具体设备的调度方法。文章【１２】提出了一种基于ＶＣＧ拍卖机制的设计方法使得电力系统中资源得到合理分配，达到效益最大，作者同样没有将功率可调节设备考虑到分配中去。

国外对需求响应机制下的负荷调度问题研究成果也很多，文献【１３】【１４］基于实时电价需求响应项目和电价预测提出了功率可调节的用电设备的调度策略，文章中考虑了设备可延时使用的情况。其中文献【１３】研究在电费最小和电器延迟时间最小两个目标综合考虑的调度策略，并提出了一种自治住宅能耗调度框架。而【１４】则提出了电价不确定时的调度策略，但没有提出针对具体家电的调度措施。文献【１５】同样基于电价不确定情形研究了可推迟使用的设备的调度问题。文献［１６１提出了一个基于家庭局域网的需求响应框架。文献［１７１针对需求响应对发电厂扩建计划决策的影响进行建模研究，引入一个指数函数对新发电机组的建设做全面的评估。文献［１８１提出了一种基于需求响应的工业能量管理系统，并且以钢铁工业为例说明了该系统的工作过程。文献ｆ１９】设计了一种适用于需求响应的基于自适应神经模糊推理的能量管理系统，其控制采用的是分支界定调度算法。

国内在需求侧响应方面的研究起步较晚，２００４年刚开始接触到需求响应相关的理论【２例，但研究和实践发展速度迅猛，华北电力大学、上海交通大学和哈尔滨工业大学等高校都在积极研究探索需求侧响应的理论和实践机制，需求响应相关的研究成果也在逐年增多。目前我国在电力市场管理方面没有全面开放，用户需求响应的实践还没有形成规模。我国在投入实际应用的需求响应仅有可中断负荷，峰谷电价，季节性丰枯电价等。文献［２１］［２２］［２３１介绍了需求响应的概念、分类、所涉及的技术以及国外电力市场中需求响应项目的实践和运行机制等内容。文献【２４】详细介绍了需求侧竞价的相关理论知识，并结合国际上的实际案例阐述了其实施模式，并探讨了其在电力市场中的实施机制。

国内对需求响应的价格和机制研究成果较多，文献【２５】提出了一种基于上网与销售两种电价联动的经济学优化模型，并根据相关的实例分析提出电价联动方案的建议。文献［２６】根据峰谷分时电价下用户响应的历史数据，用响应数据建立矩阵表示用户对价格信号的响应程度，综合考虑了用户用电满意度，提出了一种峰谷分时电价的优化决策模型。文献［２７】则根据用户满意度建立了需求侧竞价的价格决策模型。文献［２８］则提出了一个基于舒适度的家庭能源管理算法，但是没有考虑新能源对家庭能源的影响。而［２９】【３０】【３１］则研究解决了建立可中断负荷项目的数学模型和价格决策模型的问题。文献ｆ３２】总结了当前国

哈尔滨理工大学工学硕士学位论文

际上智能电网方面的一些研究成果，探索了智能电网中实施需求响应的相互作用，并提出了一些关于智能电网与需求响应发展的建议。文章ｔ３３１基于对偶分解算法提出了一种分布式算法，用于实时电价的定价策略。文献【３４】详细介绍了需求响应期权的原理、交易形式及其价值，并提出了智能电网下多种用户需求响应的期权形式。文献【３５】建立了协调优化模型，在智能电网下将紧急需求响应项目加入系统备用。

近年来智能电表的大范围使用，先进计量技术的逐渐普及，也促进了智能控制技术的发展，国内对于需求响应视角下智能控制系统的相关研究也慢慢重视起来。文献［３６】设计并实现了基于高级计量架构（ＡＭＩ）的面向家庭用户的家庭能源管理软件系统，并搭建了硬件平台。文献［３７１研究了在分时电价项目下，新能源汽车储蓄电池的集中充电策略。文献【３８】设计了用户端能源管理框架，从软硬件层面实现对用户的需求响应和需量控制。文献［４ｑ在建立人体舒适度调节空间的基础上研究空调系统实现需求侧管理的方法。

国内也在探究用一些新的算法和策略进行需求响应研究，如模式分类算法和经济学方法等。文献【３９】运用粒子群算法对别墅用户的需求响应做出决策，达到节能的目的。文献［４０】将遗传算法交叉验证和支持向量回归的方法用于实施电价的预测，并在此基础上通过混合整数规划的方法帮助用户进行用电决策。文献【４２】通过博弈论方法研究了实施电价的定价机制，并提出了～种用于家庭能源调度的分布式在线学习算法。文献【４３］通过博弈论中的双寡头模型来研究供电商和用户之间的相互作用，从而提出需求响应项目方案。

１．４课题研究内容

本课题研究来源于哈尔滨科技创新人才研究专项资金（ＲＣ２０１３ＬＸ００７００３）。本文的主要研究内容如下：

１．本文首先对需求响应的概念与内容做了论述，系统阐述了需求响应对电力供需两侧的影响及其对于电力系统和用户的重要作用和巨大效益。详细的介绍了课题的研究背景以及国内外关于需求响应的研究成果，并细致分析了各个研究的优缺点。

２．详细研究了国外电力市场实施的需求相应项目实例，通过这些实例引出了家庭能源管理系统所需要的技术基础及标准。从计量、通信、控制三个方面，分析了现行的主要技术手段及该技术在需求响应中的作用和影响。３．对普通家庭用户的用电负荷分为两类，分别进行负荷特性数学分析。对

于用户用电舒适度分为环境舒适度和时间延迟舒适度两方面进行建模分析，根据分析结果确定环境参数和时间参数两个约束条件的设定。

４．对于家庭能源管理调度问题进行数学模型分析，建立差值最小化算法公式。在ＭＡＴＬＡＢ平台上，针对差值最小化算法应用于家庭能源调度问题进行编程，针对单用户、多用户，不同的分时电价价格比和不同的时间约束条件进行细致的仿真，并对仿真结果做出分析。

第２章引入需求响应的技术条件

２．１需求响应的定义与应用

需求响应的定义由美国首先提出，是指通过提高价格或其他激励措施促使电网终端用户主动改变固有的用电习惯，从而达到在电力价格高涨或者电力系统可靠性受到威胁时利用先进智能化计量装置降低用电负载的短期行为。

按照电力终端用户根据价格信号或激励机制做出的响应方式的不同，可以将需求响应可以分为基于价格和基于激励两种。基于价格的需求响应项目是通过改变电力价格的方式促使终端用户自主做出用电时间和方式 …… 此处隐藏：2453字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……