Pincetic、G. Wang、A. Kowli 以及 E. Hafieepoorfard 在 49th IEEE Conference on Decision and Control (CDC)，（Dec. 2010)，pp. 1029-1036 中的题为 "The value of volatile resources in electricity markets'，的论文； G. Wang、A. Kowli、M. Negrete - Pincetic、E. Shafreepoorfard 和 S. Meyn 在 In IFAC, (2011)中的题为"A Control Theorist s Perspective on Dynamic Competitive Equilibria in Electricity Markets" 的论文；以及 G. Wang、M. Negrete - Pincetic、 A. KowlIn S. Meyn 以及 U. V. Shanbhag 在 In Control and Optimization Theory Jor Electric Smart Grids, 2011, pp. I -28 中的题为 "Dynamic Competitive Equilibria in Electricity Markets"的论文)。这些是非常令人感兴趣的结果，因为考虑到能量的需 求和产生两者是随机的过程，其能够对系统进行建模，这对于其它方法而言是有用的。另一 文章在系统可靠性方面对系统进行分析，其是也可能令人感兴趣的事物(参见M. Chen、L -Κ· Cho 以及 S.P. Meyn 在Automatica 42，No. 8 (Aug. 2006)，ρρ· 1267-1281 中的题为 "Reliability by design in distributed power transmission networks'，的文章）。
[0012] 在 S. Worgin、B. F. Hobbs、D. Ralph、E. Centeno 以及 J. Barquin 在 pp. I- 36中的题为"Open versus closed loop capacity equilibria in electricity markets under perfect and oligopolistic competition"的文章中给出了用于对此市场进行建模 的另一方法，其中，作者不仅分析完美竞争背景，而且分析少数卖主垄断背景，其中能量生 产者并不是价格接受者，如在文献的其余部分的大部分中那样。
[0013] 最后，在 J. Nair、S. Adlakha 以及 A. Wierman 在 2012 年的题为"Energy Procurement Strategies in the Presence of Intermittent Sources'，的文章中可以找 到如何向能源市场模型添加可变源。此文章中的最令人感兴趣的结果是其如何能够在能源 具有高变化性时计算取得（procurement)策略，而同时能够对能源市场的三个层级进行建 模。其通过针对不同市场中的每一个向预测添加误差来做这个，其对于其它预测方法而言 可以是有用的。
【发明内容】
[0014] 本发明消除了上述问题，其提供了一种用于控制电力网中的能量流动的方法，包 括获得用于电网用户的最佳甩负荷简档（profile);获得用于用户的最佳计费结构和最佳 负荷转移简档；重复获得最佳甩负荷简档及获得最佳计费结构和最佳负荷转移简档的步骤 直至实现收敛为止；以及基于所述最佳甩负荷简档、最佳计费结构以及最佳负荷转移简档 来控制用户的能量消耗。获得最佳甩负荷简档的步骤可以利用用于电网的每个用户的已知 计费结构和已知负荷转移简档。在这种情况下，获得最佳甩负荷简档的步骤可以在没有电 网的每个用户的负荷偏好的速递信息的情况下执行。获得最佳甩负荷简档及获得最佳计费 结构和最佳负荷转移简档的步骤中的每一个可以是鲁棒的（robust)凸优化问题的解。
[0015] 本发明还提供了一种用于智能电力网中的通过甩负荷和负荷转移进行需求调整 的方法，包括直接地控制用户的负荷以对用户的负荷需求的一部分进行时间转移；向用户 提供能量购买价格刺激以控制用户的负荷需求的甩掉部分的水平；以及确定在日前市场和 实时市场中的每一个上将购买多少能量以在负荷转移和甩负荷之后覆盖用户的负荷需求。 直接地控制用户的负荷的步骤可包括计算用户的最佳负荷转移简档。在这种情况下，计算 用户的最佳负荷转移简档的步骤可包括利用鲁棒优化问题，其考虑到用户负荷需求水平和 能量购买价格是未知的随机过程。向用户提供能量价格刺激的步骤可包括计算用户的最佳 甩负荷简档。在这种情况下，计算用户的最佳甩负荷简档的步骤可包括利用鲁棒优化问题， 其考虑到用户负荷需求水平和能量购买价格是未知的随机过程。
[0016] 本发明还可提供一种控制电力网的用户的能量需求的方法，包括确定甩掉的用户 能量需求的最佳量和实现所述最佳量所需的价格刺激；确定计费结构和要进行时间转移的 用户能量需求的最佳量； 重复第一和第二方法步骤直至实现平衡为止；以及基于要甩掉的用户能量需求的所确 定最佳量、实现所述最佳量所需的价格刺激、计费结构以及要进行时间转移的用户能量需 求的最佳量来控制用户的能量需求。确定要甩掉的用户能量需求的最佳量的步骤可包括使 用用于可转移负荷的已知计费结构和已知用户消耗来对优化问题进行公式化和求解。在这 种情况下，公式化和求解的步骤可包括在能量价格刺激由除网络运营商之外的一方设定的 情况下利用标准凸优化技术来对优化问题求解。替换地，公式化和求解的步骤可包括在能 量价格刺激由网络运营商设定的情况下针对用户设定报价并用对甩负荷的用户偏好对优 化问题进行重新公式化且对重新公式化优化问题进行求解。确定计费结构和要进行时间转 移的用户能量需求的最佳量的步骤可包括基于用于计算要甩掉的用户能量需求的最佳量 的结果和实现所述最佳量所需的价格刺激来对优化问题进行公式化和求解。在这种情况 下，公式化和求解的步骤可包括使用固定实用率针对用户可转移加可甩掉负荷和用户不可 移动负荷中的每一个对相应的计费结构进行公式化和求解。此外，对相应的计费结构进行 公式化和求解的步骤可包括对优化问题进行重新公式化并对重新公式化的优化问题进行 求解以获得要进行时间转移的用户能量需求的最佳量。
[0017] 本发明还可提供一种用于电力网的控制系统，包括通过以迭代方式来确定电购买 价格和计费结构以实现平衡且通过在给定所确定电购买价格和计费结构的情况下确定用 于每个用户的电需求的分配而调整用户的电需求的控制器。
[0018] 本发明还可提供一种智能电力网，其向用户提供电并在其各种部件之间传送数 据以控制电的流量，包括适于通过同时地转移和甩掉用户电需求且通过从具有日前市场 (DAM)和实时市场（RTM)的两级市场取得提供给用户的电来调整用户电需求的控制系统。
[0019] 有利地，本发明向公用事业公司提供了一种新的机制，以给予对功率流的进一步 控制、允许其调整用户需求以便使取得该能量的成本最小化。
【附图说明】
[0020] 为了更好地理解本发明，参考其示例性实施例的以下描述以及附图，在所述附图 中： 图1是智能电力网的框图(简化）； 图2是根据本发明实现的控制方法的示意性表示； 图3a示出了用于用户的每月需求分布的合成数据的直方图； 图3b示出了用于用户的每小时需求分布的合成数据的直方图； 图3c示出了用于多个用户的周中的单日和单小时需求分布的合成数据的直方图； 图3d示出了用于用户的与经验数据的合成数据需求分布比较(周中的同日和小时）； 图3e是用于一日的用于每个用户集群的模拟平均用户需求的图； 图3f是用于用户集群的可转移、可甩掉以及不可移动需求的图； 图3g示出了同一用户集群中的两个用户之间的需求模式比较（同一日中的可转移、可 甩掉以及不可移动需求）； 图3h是用于单日的示例性DAM和RTM能量取得成本的图； 图3i是与图2的方法的模拟比较中的基础情况所使用的合成需求模式(可转移、可甩 掉以及不可移动需求）的图； 图3j是与图2的方法的模拟比较中的基础情况所使用的DAM和RTM能量取得成本的 图； 图3k是在与基础情况的模拟比较中从图2的方法的使用得到的需求简档的图；以及 图31是在与基础情况的模拟比较中从图2的方法的使用得到的取得策略的图。
【具体实施方式】
[0021] 图1是进行操作以提供各种网络10部件之中的智能控制和双向通信的典型智能 电力网10 (简化）的框图。网络10包括(多个）发电站12,其从能源、诸如可再生能源(例 如，水、风等)或不可再生能源(例如，煤、天然气等)生成电/电力。发电站12可以以许多方 式配置，并且可利用各种能源的组合。发电站12还可利用被储存供以后使用的能量。网络 10还包括传输系统14,其将生成的电力转换成高压电力(经由传输变电站14a)并在长距离 内（经由电传输线14b)将高压电力传输到配电系统16。配电系统16 (经由变电站16a)将 高压电力转换成处于不同较低电压下的电力，并将这些较低电压功率流在多个方向上分离 或分配开。配电系统16还可调制和调节较低电压功率流。最后，配电系统16将分配的电 力(经由配电线16b)传输给电消费者或用户18。用户18通常被分类为住宅用户18a、商业 用户18b以及工业用户18c。在许多位置上，生成电的实体与在本地分配电的实体(诸如本 地公用事业公司）分开，使得还可将本地经销商(具有其关联配电系统16)分类为用户，虽然 不是最终或终端用户（或客户）。在某些网络10配置中，配电系统16还可将分配的电力传 输到次级配电系统(未示出)，其进一步将电分配给最终或终端用户18。
[0022] 网络10部件中的每一个将包括并利用进行操作以实现网络10的"智能"功能的适 当设备(例如，传感器、控制器、计算机、自动化、智能仪表等)。网络10还包括操作中心20， 其允许各种网络10部件和总体网络10的智能管理和控制。操作中心20包括将连接到各 种网络10部件以用于收集并作用于信息的双向通信网络22。操作中心20还包括将除其它 功能之外还提供监视、报告、监督以及智能功能以用于管理和控制各种网络10部件和总体 网络10的计算机系统24。
[0023] 网络10的各种部件是被很好地理解的智能电网部件。然而，操作中心20的计算 机系统24也适于允许网络10进行操作并实现根据本发明的方法。图2是根据本发明实现 的控制方法100的示意性表示。
[0024] 如下面将更详细地解释的，控制方法100是两步迭代过程。在第一步骤中，通过假 设用于每个用户/客户的已知计费结构和负荷转移简档来对甩负荷问题求解。这是在并不 明确地知道每个用户的偏好的情况下完成的，但是仍得到对于该用户而言最佳的解。第二 步骤使用此结果来找到最佳计费结构和负荷转移简档。方法100在这两个步骤之间迭代， 降低每个步骤处的解的成本并因此得到最优性。