一种基于Pareto最优理论的多目标需求响应管理方法技术

一种基于Pareto最优理论的多目标需求响应管理方法，属于电力系统技术领域，包括如下步骤：步骤1：根据实际电力系统结构，建立电网与用户交流的通信网络，建立用户需求响应收益模型，步骤2：代理商聚合用户侧可控负荷，电力用户参与需求响应，将电量代理收益记为常数R，收取服务费记为ε，代理商收益等于代理收益与需求响应收益之和；步骤3：终端用户i根据代理商提供的单位激励ψ

【技术实现步骤摘要】
一种基于Pareto最优理论的多目标需求响应管理方法
本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种基于Pareto最优理论的多目标需求响应管理方法。
技术介绍
现在的电力系统中，提高电网的可靠性与经济性变得越来越重要，而在智能电网中，住宅用户的实时电能消耗概况对于电力供应商至关重要。当电力批发市场价格升高或电力系统可靠性受威胁时，电力用户会接收到供电方发出的减少负荷的直接补偿通知或者电力价格上升信号，根据这些，电力用户会改变其固有的习惯用电模式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并抑制电价上升的短期行为称为需求响应。其为需求侧管理的解决方案之一。然而需求侧响应具有一定主观性，其会跟随用户的意志发生转移。由于电价的影响，用户舒适度评价会发生改变，因而会对需求侧响应产生一定的影响，其具有随机性和不确定性。因此，如何降低电力用户的电力消费支出同时有效提高电力系统经济效益成为一个亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服当前电力领域技术的不足，充分考虑电价对需求侧响应参与度的影响，通过提出一种基于Pareto最优理论的多目标电力需求响应管理技术来实现电网中多个供电商、电力用户的信息及电能的双向流动，在使得每位用户支出较少的电力消费的同时有效地提升系统电网的效益，通过系统电网的均衡电价策略引导用户进行最优购电消费，以达到电力系统的均衡最优。本方法将上述的每一个目标都建模为一个理性的博弈方，每个博弈方会通过更改其博弈策略来减少更多的能量损失并获得更高的收益。并将居民用户的负荷和消耗电能成本分开，来处理多目标优化问题。从中选择一个帕累托最优解来指示负荷及电价应如何调整，从而产生一个帕累托最优需求响应程序。相关的方法或技术在住宅中实现。本专利技术采用如下技术方案：一种基于Pareto最优理论的多目标需求响应管理方法，包括如下步骤：步骤1：根据实际电力系统结构，建立电网与用户交流的通信网络，建立用户需求响应收益模型为：p(θi,qj)＝θiqj其中θi为电力用户类型参数(0＜θ＜i)，qj为电力用户j的用电量；对用户j的收益函数进行积分，得到其用电收益函数函数Fj：当需求响应的电量为DDR,j时，其用电收益为需求响应效益：其中Dj为用户j可用于需求侧响应的容量；DIC,j为实际需求侧响应负荷；为单位需求侧响应激励；步骤2：代理商聚合用户侧可控负荷，电力用户参与需求响应，将电量代理收益记为常数R，收取服务费记为ε，代理商收益等于代理收益与需求响应收益之和：式中：DDR,k为代理商k参与DR的电量；为系统运营者提供代理商参与DR的激励；ψk为售电公司k提供终端用户的激励；ε为代理商代理用户单位的电量服务费；CESC为售电公司的运营成本；步骤3：终端用户i根据代理商提供的单位激励ψk确定其最佳需求响应量，其最终收益为：s.t.0＜Di,k＜Di,kava式中，DDR,i为终端用户i需求响应电量；μDR,i为大于0的成本系数；为终端用户i节省用电的电能成本，成本函数为连续的凸函数；步骤4：为满足戈森第一法则的条件，发电厂成本函数为：Cg(Q)＝a(Q)2+b(Q)+c式中a,b,c为发电厂成本参数，Q为发电厂发电量；需求响应后，仍然存在剩余电力缺额时，发电厂上调出力，Ug,i(Qi)＝pQi-Cg(Q)式中p为市场实时价格，选取Gi值为发电厂上调量ΔG，而实时价格与电力缺额正相关，则此时市场价格为：p＝kDreal+h式中Dreal为实时市场电力缺额；k,h为市场参数；步骤5：对于系统运营者来说,当出现需求侧的缺额Dreal时,系统运行者调用各类需求侧服务,需求提供者下调负荷参与需求侧响应,当供需仍不平衡时继续从现货市场中购买发电量，系统调整成本为：步骤6：综合需求响应通过移峰错谷，平抑负荷曲线并提升系统经济性，具体模型如下：P'L,t＝PL,t+PCut,t+Ptran,t+Prep,tP'hL,t＝PhL,t-Prep,t-PCut,max≤+PCut,t≤0式中：PCut,t、Ptran,t和Prep,t分别为t时段的削减负荷、转移负荷和替代负荷功率；P'L,t和P'hL,t分别为日前预测电负荷和热负荷；PCut,max和Ptran,max分别为削减负荷和转移负荷功率上限；对主动参与需求响应的用户给予经济补偿，同时考虑用户满意度约束条件以降低需求响应对用户用电的影响；步骤7：按用户参与需求侧响应的负荷量规划补偿成本:步骤8：用户参与激励与调度时，用户对需求响应的满意度：其中，S为用户的满意度值，Sbuy为用户购电满意度，Cbuy和ΔCbuy分别为需求响应时用户支出电费总量及支出电费改变量；Suse为用户用电满意度，Lbuy和ΔLbuy分别为需求响应时的负荷总量及负荷改变量的绝对值；步骤9：建立多目标优化模型如下：minF(x)＝(y1(x),y2(x),...ym(x))T上式中，yi(x)——第i个目标函数；m——目标函数的个数；x——n维决策变量，x＝[x1,x2,…xn]；gi(x)——第j个不等式约束条件；hi(x)——第j个等式约束条件；p——不等式约束条件个数；q——等式约束条件个数；步骤10：求出Pareto最优解集：对于两个决策向量x1,x2∈x，如果：则称解x1支配解x2，若a没有被其他解所支配，则a成为非支配解，也就是Pareto解，若不存在任何一个可行解x1能够支配x2，则称解x1为非劣解，即Pareto最优，所有的Pareto最优解构成的集合为该多目标问题的Pareto最优解集。本专利技术的优点与效果为：在电力系统中，电力系统提供的负荷及设定电价的问题是一个复杂的、非线性的多目标参数制约的问题。多目标优化就是要找出一个同时满足所有以上目标的解，而这个解通常时刻以一个解集形式出现。因此要找出这个解集的分布情况，并根据具体情况找出适合以上问题的解。本文采用了基于帕累托最优的多目标优化问题来解决。本说明针对这个问题首先建立了各个目标收益的数学模型，并将每一个目标用户(包括发电厂、代理商及终端用户等)都建模为一个理性的博弈方，博弈方会通过更改其博弈策略以获得更高的收益。本方法通过帕累托最优理论和需求响应管理技术，一方面可以使得多用户获得较少的消费支出，另一方面也可以有效地提升微电网的效益，且通过微电网的均衡电价策略引导用户进行最优购电消费，以达到系统的均衡最优。附图说明图1是本专利技术中的一种基于Pareto最优的多目标优化方法流程图；图2是本专利技术在仿真场景下各个售电节点的均衡电价本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Pareto最优理论的多目标需求响应管理方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1：根据实际电力系统结构，建立电网与用户交流的通信网络，建立用户需求响应收益模型为：/np(θ

【技术特征摘要】
1.一种基于Pareto最优理论的多目标需求响应管理方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：根据实际电力系统结构，建立电网与用户交流的通信网络，建立用户需求响应收益模型为：
p(θi,qj)＝θiqj
其中θi为电力用户类型参数(0＜θ＜i)，qj为电力用户j的用电量；
对用户j的收益函数进行积分，得到其用电收益函数函数Fj：



当需求响应的电量为DDR,j时，其用电收益为需求响应效益：



其中Dj为用户j可用于需求侧响应的容量；DIC,j为实际需求侧响应负荷；为单位需求侧响应激励；
步骤2：代理商聚合用户侧可控负荷，电力用户参与需求响应，将电量代理收益记为常数R，收取服务费记为ε，代理商收益等于代理收益与需求响应收益之和：






式中：DDR,k为代理商k参与DR的电量；为系统运营者提供代理商参与DR的激励；ψk为售电公司k提供终端用户的激励；ε为代理商代理用户单位的电量服务费；CESC为售电公司的运营成本；
步骤3：终端用户i根据代理商提供的单位激励ψk确定其最佳需求响应量，其最终收益为：



s.t.0＜Di,k＜Di,kava
式中，DDR,i为终端用户i需求响应电量；μDR,i为大于0的成本系数；为终端用户i节省用电的电能成本，成本函数为连续的凸函数；
步骤4：为满足戈森第一法则的条件，发电厂成本函数为：
Cg(Q)＝a(Q)2+b(Q)+c
式中a,b,c为发电厂成本参数，Q为发电厂发电量；
需求响应后，仍然存在剩余电力缺额时，发电厂上调出力，
Ug,i(Qi)＝pQi-Cg(Q)
式中p为市场实时价格，选取Gi值为发电厂上调量ΔG，而实时价格与电力缺额正相关，则此时市场价格为：
p＝kDreal+h
式中Dreal为实时市场电力缺额；k,h为市场参数；
步骤5：对于系统运营者来说,当出现需求侧的缺额Dreal时,系统运行者调用各类需求侧服务,需求提供者下调负荷参与需求侧响应,当供需仍不平衡时继续从现货市场中购买发电量，系统调整...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵琰，任书影，王若曦，于思琪，孙晓东，姜河，胡博，王顺江，王健，曾雅，庄严，魏莫杋，李兆滢，王亚茹，周航，姜明坤，
申请(专利权)人：沈阳工程学院，
类型：发明
国别省市：辽宁;21