不可移 动的模拟。由于那些模式对于不同的用户而言可能不同，所以仅针对用户的每个集群设定 每种需求的相对权值，并且使用该相对权值作为种子，生成用于每个最终用户的比例。
[0070]图3f示出了指示哪个部分被视为可转移、可甩掉或者不可移动的集群4的总聚合 需求。为了显示此集群内的每个用户实际上具有其自己的随机生成需求，图3g示出了集群 4的用户内的两个不同用户的每日需求模式，其显示虽然它们是不同的，但它们确实具有一 定的相关性；然而，可转移、可甩掉以及不可移动需求的比例在用户之间是完全随机的。
[0071] 在该模拟中，用以测试方法100的另一重要变量是能量取得成本。该模拟使用来 自德克萨斯州电力可靠性协会网站（http://www.ercot.com)的数据、具体地休斯顿价格来 模拟DAM和RTM价格。使用两个月的价格数据，并且使用在其中完成模拟的相应周中日的 平均值。DAM价格是每小时给定的，但是假定以15分钟的分辨率来提供RTM价格，用于该小 时的最高价格被用作将捕捉最坏情况情形的每小时数据。图3h示出了用于星期五的DAM 和RTM价格的示例。
[0072] 在模拟中，将方法100输出与基础情况相比较以便分析由方法100给出的解有多 好。作为基础情况，该模拟考虑这样的背景，其中公用事业公司不能控制其用户的需求且将 仅仅使用次日的总能量消耗的预测来在DAM中购买能量且然后在RTM中购买相比于预测的 东西而言其要求的无论任何额外的能量。由于性能将取决于预测有多好，所以针对第一组 模拟，假设在对问题求解的时刻不可移动需求和RTM价格是已知的。换言之，通过将RTM价 格不确定性集合和％'1:'不确定性集合设定成等于那些量的实际值来消除稳健性部分。针对 这种情况，图3i示出了随机生成需求中的一个的总值。虽然在基础情况下，公用事业公司 不能控制最终用户的需求，但不同类型的需求(可转移、可甩掉以及不可移动）被突出显示 以将其与方法100输出相比较。
[0073] 给定此需求轮廓，基础情况将如图3j中所示的那样在DAM上取得其所有能量。由 于并未涉及到预测，所以不存在DAM中的过度购买。
[0074] 最后，针对所有模拟设定效用比y=1. 2以在公用事业公司中保持相同的利益 率。然后，用于基础情况的成本和计费率如下： 基础情况的输出 总取得成本603087. 81 Par：2. 6089 对消费者按时计价38. 54 /单位 现在描述模拟中的方法100的执行。用等于在基础情况下计算的计费率的#^和^及 等于可转移需求的Xt的初始值来开始方法100。图3k示出了方法100的五（5)次迭 代的结果。当与图3i相比较时，很明显方法100将可转移需求移动到其中能量更便宜的小 时，并且在方便时，其还将某些需求甩掉以减少能量取得。图31示出了如何进行能量取得。 由于方法100可以判定何时购买不可移动需求的一部分，所以该取得在价格低于DAM时在 RTM中发生。
[0075] 最后，以下是方法100的输出，其中存在要注意的多个重要事项。首先，方法100 在仅仅五（5)次迭代中相当快速地收敛。其次，该平衡导致在取得成本方面比基础情况便 宜超过20%的解，同时其降低了针对可甩掉和可转移负荷以及针对大部分不可移动需求而 给消费者的计费率(除了当取得价格较高时)。这最后一个益处是由于取得成本方面的重要 降低而实现的。最后，应注意的是，对于此模拟而言PAR也被略微减小。可能情况并非每次 都是这样，并且其取决于价格的变化有多急剧和可用可转移需求的量。在任何情况下，这至 少显示如果在目标中包括PAR，则其可以导致在PAR方面好得多的解。
[0076]方法100的输出 步骤1 一总成本471647. 63 步骤2-总成本：$ 477478. 68 步骤3-总成本：$ 477454. 26 步骤4一总成本：$ 477454. 09 步骤5-总成本：$ 477454. 08 总取得成本：$ 477454. 08 改善：20. 8317% 新的Par: 2. 2083 给消费者的按时计费率（bf) :32.47 /单位 给消费者的现货计费率（bs): 24. 8385 31. 6698 31. 6698 31. 6698 31. 6698 31. 6698 31. 6698 31. 6698 31. 6698 31. 6698 31. 6698 31. 6698 31. 6698 31. 6698 46. 0320 31. 6698 84. 2850 43. 1370 39.2160 36.6045 35. 0310 31. 6698 31. 6698 31. 6698 前述解是单个实例的输出。由于方法100具有多个随机过程，所以为了分析方法100的 性能，应针对多个不同随机生成实例和在所计算的所有实例中的成本改善来测试方法100 的输出。仅仅使用所有模拟实例中的成本改善的平均值可能是有限的性能指示符。相反地， 具有所模拟的所有实例的结果的直方图给出关于方法1〇〇的性能的更多信息。图3m示出 了使用来自所有不同集群的n= 1，000个用户的这些模拟的结果。总共5, 000个实例被模 拟，并且在图3m的直方图中，注意平均改善百分比以及针对实例中的99. 5%的下限。两个 数都包括其周围的99. 99%置信区间。结果显示平均该方法100输出导致相比于基础情况 的21. 2%的改善，并且在99. 5%的实例中，改善超过19. 4%。
[0077] 本发明提供了一种用于通过智能电网中的负荷甩掉和转移进行的需求调整的建 模框架和控制方法1〇〇 (部分地表示为优化算法)。本发明例如通过需求调整(更一般地)以 及与现有技术相比新型的框架来解决控制能量流动的问题。首先，不同于当前机制，本发明 同时地考虑两个工具以用于调整需求：负荷的甩掉和转移。通过直接负荷控制，公用事业公 司将调度/转移需求的一部分，并且通过价格激励，其控制甩负荷的水平。另外，本发明考 虑公用事业公司在其中购买其能量的两级市场，日前市场和实时市场，其具有不同的成本 结构，并且因此解决了在每个上面要购买多少能量以覆盖需求的问题。最后，必须解决的不 同优化次级问题全部在稳健优化框架中提出，允许本发明适应这样的事实，即实时市场中 的最终需求和成本二者是未知的随机过程而不是大部分文献所假设的确定性值。本发明的 最终目的则是找到最佳甩掉和转移轮廓和要在每个市场中购买多少能量以在使成本最小 化的同时满足需求。
[0078] 在本发明的范围内可以进行其它修改。例如，智能电力网络100可以是被连接到 较大公用事业电力网络或者甚至私人电力网络的电力子网络。并且，已经以简化的方式描 述了电力网络10及其部件且其每个可以以各种众所周知的方式并且使用各种众所周知的 部件来构造。并且，控制方法1〇〇可被能量生产者以及能量分配者利用，因为能量生产者也 从能量市场购买能量，但是其自己也用完全不同的成本结构来产生能量。
[0079] 并且，虽然已经以特定序列描述了控制方法100的步骤，但步骤的顺序可部分地 或完全地重新排序，并且可适当地对步骤进行修改、补充或省略。并且，电力网络10和计算 机系统24可使用各种众所周知的算法和软件应用程序来实现步骤和子步骤。此外，可用多 种算法和软件应用程序来实现控制方法1〇〇。
【主权项】
1. 一种用于控制电力网中的能量流动的方法，包括： a. 基于用于实时市场（RTM)中的实际能量取得成本的一组可能值且基于用于用户的 实际不可移动能量需求的一组可能值来甩掉用于电网的用户的最优能量需求量； b. 将用于用户的最优能量需求量转移到可以获得较便宜的能量取得成本时的时间， 所述转移是基于用于实时市场（RTM)中的实际能量取得成本的一组可能值且基于用于用户 的实际不可移动能量需求的一组可能值；以及 c. 重复该甩掉和转移步骤直至实现甩掉和转移的各总能量取得成本的收敛为止。2. 权利要求1的方法，其中，甩掉的步骤包括向用户提供关于能量取得成本的预定量 的价格激励，并且在没有用户的负荷偏好的明确信息的情况下直接地控制甩掉的水平以获 得要甩掉的用户的所述最优能量需求量。3. 权利要求1的方法，其中，甩掉的步骤包括确定关于能量取得成本的价格激励的量 以获得要甩掉的用户的所述最优能量需求量。4. 权利要求2的方法，其中，确定的步骤包括向用户提供所述量的价格激励并从用户 接收关于要甩掉的能量需求量的判定。5. 权利要求1的方法，其中，甩掉的步骤是在没有用户的负荷偏好的明确信息的情况 下执行。6. 权利要求1的方法，其中，甩掉的步骤包括在RTM中确定并购买用户的不可移动能量 需求的量。7. 权利要求1的方法，其中，转移的步骤包括将用户的最优能量需求量转移到日前市 场（DAM)或实时市场（RTM)中的时间。8. 权利要求1的方法，其中，所述转移还基于使得用户的能量消耗与针对所述能量消 耗的用户价格相关的用于电网的每个用户的相应效用函数。9. 权利要求1的方法，其中，所述转移还基于使得用户的能量消耗与针对所述能量消 耗的用户价格相关的用于电网的用户的固定效用函数。10. 权利要求1的方法，其中，所述收敛包括近似为零的甩掉和转移的各总能量取得成 本之间的差。11. 一种用于电力网络的控制系统，其使向网络中的用户提供电的成本最小化，包括处 理器，该处理器甩掉用于相应用户的第一量的电需求；对用于相应用户的第二量的电需求 进行时间转移；以及重复甩掉和时间转移直至实现收敛为止，所述甩掉和时间转移中的每 个使用实时市场（RTM)中的实际电取得成本的一组可能值和相应用户的实际不可移动电需 求的一组可能值。12. 权利要求11的控制系统，其中，甩掉包括向用户提供关于电取得成本的一定量的 价格激励，其旨在获得用于相应用户的最优的所述第一量的电需求。13. 权利要求11的控制系统，其中，时间转移包括将用于相应用户的所述第二量的电 需求转移到在日前市场（DAM)或实时市场（RTM)中可获得较便宜的电取得成本时的时间。14. 权利要求11的控制系统，其中，时间转移将用户的电消耗与针对所述电消耗的用 户的购买价格相关。15. 权利要求11的控制系统，其中，所述处理器确定在日前市场（DAM)和实时市场 (RTM)中的每一个上要取得的电的量以在转移和甩掉之后满足相应用户的电需求。
【专利摘要】一种用于在智能电网中通过甩负荷和负荷转移进行电需求调整的方法（100）。电力网正在经历重要改变。首先，引入新的发电厂并扩大电网变得更加昂贵和复杂。其次，更加可再生的电力源（其具有高得多的输出变化）的引入将使得更加难以控制和预测系统的状态。在这种环境中，其中不仅传送能量而且传送数据的智能电网看起来是方向正确的解决方案，因为其向在电网的各种方面中涉及到的所有的各方提供进一步控制：发电、输电、配电以及消耗。
【IPC分类】H02J3/18
【公开号】CN105164883
【申请号】CN201480025864
【发明人】R.卡拉斯科, I.阿克罗蒂里亚纳基斯, A.查克拉博蒂
【申请人】西门子公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2014年3月5日
【公告号】WO2014138178A1