Mean Field Control of Thermostatically Controlled Loads as Piecewise Deterministic Markov Processes
本文提出一种针对分段确定性马尔可夫过程的平均场控制方法，通过引入跳跃强度和服务质量约束，实现了对大量恒温控制负荷的去中心化协调控制。
2025-11-03 math.OC
Multi-state Operating Reserve Model of Aggregate Thermostatically-Controlled-Loads for Power System Short-Term Reliability Evaluation
热控负荷（TCLs）被认为是一个很好的候选人，以维持电力系统的可靠性系统可靠性提供操作储备。电力系统的短期可靠性评估是电力系统运行人员进行决策以保证系统实时平衡的重要依据，需要对TCL提供的运行备用进行精确建模。然而，由于TCL的特殊性，使得其动态响应不同于传统的发电机组，传统的可靠性模型很难准确反映TCL提供的运行备用的可靠性。考虑备用调配过程中TCL的动态响应，提出了一种新的TCL提供的运行备用多状态可靠性模型。首先，建立了一个基于温度滞后带内TCL室温迁移的TCL运行备用动态特性分析模型。在考虑随机用户行为和环境温度的情况下，利用累积量方法得到了输电线路备用容量的概率分布函数。在此基础上，利用LZ变换法得到了各时刻备用容量的状态及其概率，用以表征TCL提供的运行备用可靠性。进行案例研究，以验证所提出的技术。
2019-02-01 math.OC
Moment Constrained Optimal Transport for Thermostatically Controlled Loads
针对大规模恒温控制负载的控制难题，提出基于矩约束最优传输的分布式控制框架，通过降维、可选采样律的蒙特卡洛梯度计算降低复杂度，经热水器实验验证有效并可扩展至在线场景。
2025-10-01 math.OC
Safe Protocols for Generating Power Pulses with Heterogeneous Populations of Thermostatically Controlled Loads
我们探索的方法，使用恒温控制负载（TCL），如热水器和空调，提供辅助服务，协助平衡发电和负载。我们表明，通过添加简单的嵌入式指令和少量的存储器的温度控制器的TCL，它是可能的设计开环控制算法能够创建短期脉冲的需求响应没有不必要的功率振荡与TCL动态的临时同步。通过将少量的智能移动到每个终端TCL设备，我们能够利用我们对TCL时间动态的了解，为不同的电力系统应用塑造需求响应脉冲。我们的开环方法的一个显著好处是从双向减少到单向广播通信，这也消除了许多基本的消费者隐私问题。在这项工作中，我们专注于开发的算法，以产生一组基本的脉冲形状，随后可以用来创建任意配置文件的需求响应。需求响应控制方法，如这里开发的一个，打开了大门，快速，非扰动控制的大规模聚集的TCL。
2012-11-01 math.DS math.OC
A Phase Model Approach for Thermostatically Controlled Load Demand Response
全球消耗的电力中有很大一部分用于为空调、冰箱和热水器等恒温控制负载（TCL）供电。因为只要维持这种系统的长期平均功率消耗，这种系统的短期操作定时是无关紧要的，所以它们越来越多地用于需求响应（DR）程序中以平衡电网上的供应和需求。在这里，我们提出了一个\textit{ab initio}相位模型一般TCL，并使用的概念来开发一个连续的TCL振荡器模型和计算其相位响应的温度和施加的功率的变化。这产生了一个简单的控制系统模型，可以用来评估控制策略，用于调制聚合负载的功耗与参数的异质性和随机漂移。我们证明了这一概念，通过比较模拟合奏的异构负载使用连续状态模型和建立的混合状态模型。开发阶段模型的方法是一种新的手段，评估DR提供使用TCLs，并有助于在不同的时间尺度上估计辅助服务或DR的能力。我们进一步提出了一种新的基于相位响应的开环控制策略，该策略有效地调节了异质TCL种群的总功率，同时保持负载多样性并最大限度地减少功率过冲。这通过将调节信号滤波到频带中并使用具有相应范围内的占空比的TCL子系综来对调节信号进行低误差跟踪来证明。控制策略，可以保持一个统一的分布的电力消耗的聚合异构负载将使配电系统管理（DSM）的方法，保持稳定性以及电力质量，并进一步允许更多的可再生能源的整合。
2018-03-09 math.OC nlin.AO
Aggregation and Control of Populations of Thermostatically Controlled Loads by Formal Abstractions
Delft Center for Systems and Control, TU Delft – Delft University of Technology（代尔夫特理工大学系统与控制中心）；Department of Computer Science, University of Oxford（牛津大学计算机科学系）
本文提出基于形式抽象的两步方法，生成有限空间随机动力学模型以聚合同质恒温负载群体的连续温度动态，通过随机差分方程描述单个负载温度，并通过确定性切换机制描述负载状态，进一步扩展到异质负载群体并讨论全局调节与负载平衡问题。
2013-07-30 cs.SY eess.SY math.OC
Initialization-free distributed coordination for economic dispatch under varying loads and generator commitment
研究了在强连通、权平衡有向图上通信的发电机组网络的经济调度问题。集体目标是满足电力需求，同时尊重个体发电机约束和最小化总发电成本。我们设计了一个由两个相互关联的动力系统组成的分布式协调算法。一个块使用动态平均共识来估计给定单元的发电水平的负载满意度的演变失配。另一个块基于优化目标和负载失配的估计来调整发电水平。我们的收敛性分析表明，由此产生的策略可证明收敛到从任何初始功率分配开始的调度问题的解决方案，因此不需要任何特定的初始化程序。我们还描述了算法的鲁棒性属性对添加和删除的单位（捕获的情况下，间歇性发电）和其跟踪随时间变化的负载的能力。我们的技术方法采用了一种新的细化拉萨尔不变原理的微分包含，我们也建立和独立的利益。几个模拟说明了我们的结果。
2014-09-15 math.OC
Development and Evaluation of an Online Home Energy Management Strategy for Load Coordination in Smart Homes with Renewable Energy Sources
针对含可再生能源的智能家居，提出基于序贯模型预测控制与遗传算法的实时负荷协调策略，可在减少干扰的同时降低约5%电网成本。
2023-04-23 cs.SY eess.SY math.OC
A Dynamical Systems Approach to Modeling and Analysis of Transactive Energy Coordination
University of Michigan（密歇根大学）
本文研究了交易能源协调中价格信号、馈线限制和用户定义的投标函数对分布式能源资源聚合用电量的影响，提出了一种基于马尔可夫转移方程的聚合模型，并通过混合整数规划和二次规划将其应用于模型预测控制，以经济地管理智能电热负荷并避免配电网拥堵。
2018-10-03 cs.SY eess.SY math.OC
Optimal Control of Thermostatic Loads for Planning Aggregate Consumption: Characterization of Solution and Explicit Strategies
我们考虑的问题，规划的总能源消耗的一组恒温控制的负载的需求响应，会计价格预测轨迹和热舒适性的限制。我们解决这一问题作为一个连续的时间最优控制问题，并分析其结构的解决方案在一般情况下。在特殊情况下，当价格预测是单调的，负载具有相同的动态，我们表明，它是可能的，以明确的形式确定的解决方案。考虑到这一事实，我们处理的非单调价格的情况下，考虑几个子问题，每个对应于一个时间子区间的价格函数是单调的，然后分配给每个子区间的总能量预算的一小部分。这样，对于每个时间子区间，问题简化为具有标量决策变量的简单凸优化问题，对于该标量决策变量，下降方向也是已知的。针对日前能源市场的价格预测通常具有不超过四个单调段，因此所产生的最优化问题可以用适度的计算资源有效地求解。
2019-05-08 math.OC
Market-Based Coordination of Price-Responsive Demand Using Dantzig-Wolfe Decomposition Method
随着分布式发电（DG）和需求响应型（DR）负荷在电力系统中所占比例的增加，基于博弈论框架的价格响应型设备（PRD）协调问题得到了新的解决。PRD被建模为自利玩家，他们试图根据价格优化他们的消费。本文首次提出了一种基于Dantzig-Wolfe（DW）分解方法的新算法来解决分布式环境下自利PRD的协调问题。通过利用Dantzig-Wolfe的分布式特性，PRD的自利算法被建模为DW的子问题，并且收集PRD的能量消耗（其能量投标）的协调器（或电网运营商）解决DW的主问题并相应地计算价格信号。该算法是快速的，因为子问题的数据仓库（这可能是数百万的PRD）可以同时解决。此外，基于DW理论，如果PRDs子问题是凸的，在有限的迭代达到最优点（等于纳什均衡）是有保证的。一个有8户参与的模拟已经进行了评估模型。每个房子都配备了两种类型的负载：作为可中断负载样本的电动汽车（EV）和作为恒温控制负载样本的电热水器（EWH）。结果表明，当该算法达到最优点时，发电成本和用户支付（基于边际发电成本）减少。此外，聚合负载的峰均比（PAR）显著降低。
2023-02-01 cs.SY eess.SY math.OC
A Stackelberg Game Approach to Control the Overall Load Consumption of a Residential Neighborhood
提出协调智能体与家庭间的 Stackelberg 博弈及基于 KKT 条件、隐函数定理和梯度下降的分布式定价框架，实现住宅小区负荷整形并优于商业集中式求解。
2023-06-19 math.OC
Real-time Flexibility Feedback for Closed-loop Aggregator and System Operator Coordination
聚合器已经成为协调分布式可控负载的重要工具。然而，为了被有效地使用，聚合器必须能够以以下方式将它们控制的负载的可用灵活性传达给系统操作员：（i）足够简洁以可扩展到管理数百或甚至数千个负载的聚合器，以及（ii）足够信息化以允许系统操作员向聚合器发送导致系统级目标的优化的控制信号，例如成本最小化，并且不违反负载的私有约束，例如满足特定的负载需求。在本文中，我们提出了一个实时的灵活性反馈信号的设计基于最大熵。该设计提供了一个简洁和翔实的信号，可以使用的系统运营商进行在线成本最小化和实时容量估计，同时可证明满足私人约束的负载。除了推导出设计的分析特性外，我们还使用自适应电动汽车充电网络的数据集来说明设计的有效性。
2020-06-23 cs.SY eess.SY math.OC
Equilibrium models to analyse the impact of different coordination schemes between TSO and DSOs on market power in sequentially-cleared energy and ancillary services markets under load and renewable generation uncertainty
University of Bergamo（贝加莫大学）；RSE S.p.A（RSE股份公司）
本文提出博弈论方法，分析不同TSO与DSO协调方案对能源和辅助服务市场中市场力量的影响，发现输电网络拥堵时协调方案会增加系统成本。
2026-02-05 math.OC
Effects of Load-Based Frequency Regulation on Distribution Network Operation
University of Michigan（密歇根大学）
本文研究了大量恒温控制负载（TCLs）提供二次频率调节对配电网运行的影响，分析了电压波动和变压器过载等约束 violation 的风险，发现电压限制在TCLs提供调节时更易被违反。
2018-07-09 cs.SY eess.SY math.OC
Distributed coordination of DERs with storage for dynamic economic dispatch
本文研究了一组分布式能源（DER）的动态经济调度问题，这些分布式能源通过一个权重平衡的强连通有向图进行通信。其目标是在有限的时间范围内共同满足一定的负载配置文件，同时最大限度地减少总成本。在每个时隙，每个DER决定所产生的电力的量、发送到存储单元/从存储单元提取的量以及注入电网以满足负载的量。附加约束包括对所生成的功率的量的界限、对跨连续时隙的发电差异的斜坡约束、以及对存储中的功率的量的界限。我们合成了一个可证明正确的分布式算法，解决了从任何初始条件开始的有限时域最优化问题。我们的设计包括两个关联系统，一个估计在每个时隙的注入和总负荷之间的失配，和另一个使用此估计，以减少失配和优化的总发电成本，同时满足约束条件。
2016-05-03 math.OC
An integral control formulation of Mean-field game based large scale coordination of loads in smart grids
Group For Research in Decision Analysis (GERAD)（决策分析研究小组（GERAD））
本文提出了一种基于均场博弈的积分控制方法，用于解决智能电网中大规模负荷协调问题，通过线性二次均场博弈问题来平滑电力需求/发电不平衡，并通过Banach空间建立纳什均衡的存在性，提出算法计算近似纳什均衡，数值模拟展示了方法的灵活性和鲁棒性。
2018-10-22 cs.SY eess.SY math.OC
Optimal Ensemble Control of Loads in Distribution Grids with Network Constraints
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术研究所）；Tandon School of Engineering, New York University（纽约大学坦登工程学院）
本文提出了一种考虑网络约束的开放回路随机优化控制方法，用于协调 thermostat 控制负荷的集合操作，以提高需求响应效益并满足电力系统运行约束。
2018-03-13 cs.SY eess.SY math.OC
Optimal Distributed Energy Resource Coordination: A Decomposition Method Based on Distribution Locational Marginal Costs
在本文中，我们考虑了一个径向配电网络托管分布式能源（DER），包括屋顶太阳能和存储类负载，如电动汽车的前一天的运营规划问题。我们提出了一种新的分解方法，是基于一个集中式的交流最优潮流（AC OPF）的问题相互作用迭代自调度DER问题，以适应实际和无功配电网的边际成本。我们说明了所提出的方法在实际配电馈线的适用性和易处理性，同时建模时空DER能力和偏好的全部复杂性，并考虑到非精确AC OPF凸松弛的实例。我们表明，所提出的方法实现了最佳的网格DER协调，通过连续改进可行的AC OPF解决方案，并发现时空变化的边际成本在配电网中，是通过建模损失，载流量和电压拥塞，最重要的是，动态资产退化的优化DER调度的关键。
2021-10-24 math.OC
