Comments on characterizing demand flexibility to provide power grid services
本文针对当前电网需求灵活性表征研究中定义与方法差异大、存在研究空白、部分特设近似方法结果过于保守的问题，梳理相关问题与影响，呼吁开展更多研究予以解决。
2024-03-12 math.OC
On the Power of Delayed Flexibility: Balls, Bins, and a Few Opaque Promotions
本文研究仅需期末负载均衡的球入箱与零售不透明销售问题，提出后期启用灵活性的延迟策略，证明其以 O(√T) 次灵活决策达到 O(1) 最大负载偏差并实现成本最优权衡。
2025-06-10 math.OC
Optimal Design of Responsive Structures
随着响应材料和制造技术的最新进展，现在可以构建由结构材料和活性材料组成的集成功能结构。我们通过拓扑优化研究了此类结构的鲁棒设计。通过应用一种典型的插值格式和滤波技术，证明了一类依赖于受激状态和未受激状态顺应性的目标函数的最优设计的存在性。特别地，我们考虑驱动功和阻塞载荷作为目标，这两者都可以用柔度来表示。我们研究了这两个目标的二维矩形升降执行器的设计的数值结果，并讨论了收敛设计的功能背后的一些直觉。我们制定的最优设计，这些集成响应结构中引入的空隙或洞的域，并表明我们的存在性结果在这种设置。我们再次考虑现在具有空隙的2D提升致动器的设计。最后，我们研究了一个集成的三维扭转驱动器的最大阻塞扭矩的最优设计。
2021-07-16 math.OC
Remunerating Space-Time, Load-Shifting Flexibility from Data Centers in Electricity Markets
我们研究了电力市场清算的制定，旨在补偿时空，负载转移的灵活性提供的数据中心（DaCes）。负荷转移灵活性是电网运营商的关键资产，因为他们的目标是整合更大量的间歇性可再生能源并使电网脱碳。我们研究的核心是虚拟链接的概念，它提供了非物理路径，可以被DaCes用来在空间和时间上转移功率负载（通过转移计算负载）。我们使用虚拟链接表明，清算配方对待DaCes作为生产者，同时请求负载，并提供负载转移的灵活性服务。我们的分析还表明，DaCes的报酬提供的负荷转移的灵活性的基础上节点的价格差异（跨空间和时间）。我们还表明，DaCe灵活性有助于缓解时空价格波动，并表明清算公式满足协调市场预期的基本经济属性（例如，提供竞争性均衡，并实现收入充足和成本回收）。提出的概念适用于其他关键的市场参与者，可以提供时空转移的灵活性，如分布式制造设施和存储系统。案例研究来证明这些属性。
2021-08-16 cs.SY eess.SY math.OC
The Role of Demand-Side Flexibility in Hedging Electricity Price Volatility in Distribution Grids
负荷边际电价（LMP）是一个与供需匹配相关的对偶变量，它表示当某个特定位置的负荷增加时向该位置输送电力的成本。近年来，由于可再生能源的整合越来越多，它变得更加不稳定。在电网堵塞期间，价格波动问题进一步加剧。受这些问题的启发，我们提出了一个市场设计，通过限制对偶变量，我们确定了需求侧的灵活性，以限制LMP的上升。通过我们提出的方法，价格请求负荷可以指定其最大愿意支付电力，并通过需求侧的灵活性对冲价格波动。为了实现这一目标，提出了一种灵活性管理的组织结构，该结构表现出配电系统运营商（DSO），聚合器和价格请求负载之间所需的协调。为了证明我们提出的配方的可行性，我们运行一个说明性的模拟无限和有限的线路容量。
2018-11-06 math.OC
The Value of Flexibility in a Carbon Neutral Power System
在本文中，我们使用制定的发电扩展规划问题，每小时的时间分辨率，调查的影响，不同来源的灵活性的碳中性中欧电力系统（重点是瑞士）的可用性为2040年。我们评估了灵活发电，负荷转移和进口对现有和新建机组的投资和运营的作用。我们的研究结果表明，将负荷转移作为优化的一部分可以减少对RES和传统技术的投资需求。新建的灵活发电机（燃气轮机）和负荷转移的组合增加了模拟电力系统的灵活性，并导致整体系统成本最低。瑞士与邻国之间跨境传输容量的减少对国内运营和投资产生了重大影响，但也可能影响周边国家。
2022-11-24 math.OC
Quantifying Space-Time Load Shifting Flexibility in Electricity Markets
电网正在经历重大的重组，这是由于采用了风能/太阳能，并采用了可以在空间和时间上转移负载的新的灵活技术（例如，数据中心、电池存储和模块化制造）。需要负载转移来减轻与风能/太阳能和其他中断（例如，极端天气）。负荷转移对电力市场的影响通常通过敏感性分析来量化，其目的是评估价格波动和总福利方面的影响。这种敏感性方法没有明确量化运营灵活性（例如，可行操作的范围或概率）。在这项工作中，我们提出了一个计算框架，使这一点，具体来说，我们量化的操作灵活性，通过评估多少不确定性净负荷（捕获不确定的电力注入/撤回）可以容忍的系统下不同水平的负荷转移能力。所提出的框架结合了优化配方，量化操作的灵活性与电网模型，捕捉负载转移的形式的虚拟链接（路径，跨时空转移负载）。我们的案例研究表明，增加一个单一的虚拟链路，在空间或时间转移负载可以导致系统范围内的灵活性显着改善，这是因为转移缓解时空拥塞，结果从传输约束和发电机斜升约束。我们的研究结果提供了关于灵活技术的结合如何导致非直观的、系统范围的灵活性增益的见解。
2023-03-17 cs.SY eess.SY math.OC
Extended Load Flexibility of Industrial P2H Plants: A Process Constraint-Aware Scheduling Approach
工业发电制氢（P2 H）工厂的运营灵活性使不稳定的可再生能源能够进入，并为电网提供辅助监管服务。为了进一步扩展P2 H工厂的灵活性，本文提出了一种考虑碱性电解槽详细工艺约束的调度方法。与现有的工程，假设恒定的负载范围，所提出的调度框架充分利用电解槽的动态过程，包括温度和氢氧（HTO）的交叉，以提高操作的灵活性。还考虑了在不同负载水平和温度下的能量转换效率。调度模型通过适当的数学变换求解为混合整数线性规划（MILP），确定了P2 H工厂日常运行中不同电解槽的开-关-备用状态和功率水平。实验验证的约束条件下，案例研究表明，相比现有的调度方法，改进的灵活性，导致利润增加1.627%时，P2 H工厂直接耦合到光伏发电。
2022-03-06 cs.SY eess.SY math.OC
A Distributionally Robust Optimization Framework for Stochastic Assessment of Power System Flexibility in Economic Dispatch
针对电力系统净负荷高维变异性带来的灵活性评估挑战，提出分布鲁棒优化框架，在允许最小违规下随机评估灵活性，并在四个IEEE标准测试系统上验证，结果较传统方法更不保守。
2024-07-20 cs.SY eess.SY math.OC
Unlocking Deep Demand Flexibility via Dynamic Signals
National Laboratory of the Rockies（落基山国家实验室）；Stanford Graduate School of Business（斯坦福大学商学院）；Eaton Research Labs（伊顿研究实验室）；Trellis Climate at Prime（Prime旗下的Trellis气候项目）
本文提出一种隐私保护的单向动态信号框架，通过反馈学习算法动态调整电价，有效提升家庭能源管理系统的需求灵活性，减少峰值负荷和总负荷波动。
2026-05-07 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
Extended Load Flexibility of Utility-Scale P2H Plants: Optimal Production Scheduling Considering Dynamic Thermal and HTO Impurity Effects
本文提出一种针对公用事业规模P2H电厂的最优生产调度方法，首次利用电解槽动态热效应与HTO杂质交叉过程，构建MILP模型并采用SDM-GS-ALM算法求解，显著提升了绿氢产量与利润。
2023-01-28 cs.SY eess.SY math.OC
Optimizing the Marketing of Flexibility for a Virtual Battery in Day-Ahead and Balancing Markets: A Rolling Horizon Case Study
具有灵活需求的工业电力消费者可以通过将其负荷调整为短期价格并向电网提供平衡服务来获利。支持这种短期头寸调整的市场是日前市场和平衡市场。我们提出了一个配方的组合最优化模型，计算平衡和日前市场之间的灵活性的最佳分配。最优解还包括前一天和平衡市场的具体出价。除了每个市场的预期利润和他们各自的投标语言，我们的模型还考虑到他们在灵活性的持续营销中的不同角色。为了防止高估短期利润，我们引入了一个可变的惩罚条款，增加了不利的负荷计划的成本。我们评估的最优化模型在滚动水平的案例研究的基础上设置的虚拟电池在TRIMET SE，这是来自一个灵活的铝电解过程。对于这样的电池，我们根据2021年4月至2022年3月期间的数据计算灵活性和交易决策的每日最佳分割。我们表明，最优分割比只使用一个市场或市场之间的固定分割更有利可图。
2023-03-17 math.OC
Model-free Load Control for High Penetration of Solar Photovoltaic Generation
本文提出了一种新的无模型控制（MFC）机制，使当地的分布水平的电路消耗的光伏（PV）发电的本地建筑负荷，特别是分布式供暖，通风和空调（HVAC）的单位。光伏发电的本地消费将有助于最大限度地减少光伏发电对配电网的影响，减少光伏渗透所需的电池存储容量，并提高太阳能光伏发电的渗透水平。所提出的MFC方法及其相应的智能控制器不需要任何精确的建筑物模型，其中可靠的建模是一项艰巨的任务。即使假设一个好的模型的可用性，各种建筑体系结构将妥协的性能目标的任何基于模型的控制策略。我们的目标是在当地消耗大部分光伏发电，同时保持居住者的舒适度和HVAC装置的物理限制。也就是说，通过在时间和空间上适当调度响应负载以最小化需求和PV生产之间的差异，可以减少电压变化和双向功率流。计算机模拟显示了有希望的结果，其中很大一部分光伏发电可以通过智能控制的帮助下，由建筑HVAC单元消耗。
2017-07-09 math.OC
Optimal offering strategy for an aggregator across multiple products of European day-ahead market
大多数文献围绕在欧洲日前市场（DAM）的聚合商的最优报价策略，认为只有小时订单。而其他序型（例如，块顺序）可以更好地表示某些灵活性源的时间特性（例如，仪表后的灵活性），这些订单增加的组合使得难以开发易于处理的优化公式。因此，本文的目的是为欧洲DAM（又名DAM）的灵活性聚合商制定一个易于处理的最优提供策略。”考虑到这些命令。为此，我们采用以价格为基础的灵活采购机制，并在市场上按小时和定期批量订购。我们开发了两个混合整数双线性规划：1）用于验证的蛮力公式和2）基于逻辑约束的新公式。为了评估这些配方的性能，我们提出了一个通用的灵活性模型的聚合集群的prosumers，认为prosumers的响应，跨时间的依赖性，季节和昼夜变化。仿真结果表明，该模型在计算速度方面明显优于蛮力模型。此外，我们观察到，使用大宗订单对聚合商的盈利能力有潜力。
2022-08-26 math.OC
Optimizing Flexibility in Power Systems by Maximizing the Region of Manageable Uncertainties
针对电网运行中的负荷与发电不确定性，本文提出通过最大化可管理不确定性区域来提升系统灵活性，并基于直流潮流近似和半无限优化算法求解最大不确定性范围及可管理功率传输范围。
2025-01-24 math.OC
Data Centers as Dispatchable Loads to Harness Stranded Power
我们分析了传统的数据中心集成和可调度负荷集成如何影响电网效率。我们使用详细的网络模型，并行优化求解器和数千个可再生能源发电场景来执行我们的分析。我们的分析表明，随着风力发电水平的增加，将在电网中观察到显着的溢出和搁浅功率。一个与直觉相反的发现是，将具有不灵活负载的数据中心与风电场一起配置对可再生能源组合标准（RPS）目标的影响有限，因为它提供了有限的系统级灵活性，实际上可以增加搁浅的电力和化石燃料发电。相比之下，优化放置可调度（具有灵活负载）的数据中心可以提供系统范围的灵活性，减少滞留功率并提高效率。简而言之，优化放置的可分派计算负载可以更好地扩展到高RPS。我们表明，这些可调度的计算负载供电到60~ 80%的要求的能力，这表明有显着的经济激励提供搁浅的权力。
2016-06-01 cs.DC math.OC
Joint Design of Time-of-Use Schedules and Price Levels: a Bilevel Model with Client Participation and Load Flexibility
École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）；EDF Lab Paris-Saclay（法国电力集团萨克雷实验室）；Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)（法国国家信息与自动化研究所）
本研究提出双层模型联合优化分时电价时段与价格，考虑客户灵活负荷和参与选择，证明客户响应可对数线性求解，并通过随机梯度上升法高效逼近最优利润，案例显示与商业求解器误差小于0.3%。
2026-09-15 math.OC
Towards multiobjective optimization and control of smart grids
可再生能源在电网中的快速吸收导致了对负载整形和灵活性的需求。电池等储能设备是为这些任务提供解决方案的关键要素。然而，通常可以观察到负载整形的性能相关目标与在存储中具有用于辅助服务的灵活性的目标之间的折衷，其例如与网格的鲁棒性和弹性相关联。我们建议利用帕累托最优的概念，以解决这个问题的多目标框架。特别是，我们分析了帕累托边界和量化不结盟目标之间的权衡，以适当地平衡它们。
2019-07-15 math.OC
Flexibility from Networks of Data Centers: A Market Clearing Formulation with Virtual Links
由大公司拥有和运营的数据中心具有高功耗，并且预计未来会增加。然而，在地理上和时间上转移计算负载的能力可以为电网提供灵活性。我们引入了虚拟链路的概念，以捕捉空间-时间负载的灵活性提供的地理分布的数据中心在市场清算程序。我们表明，虚拟链接抽象适合现有的市场清算框架，可以帮助分析和建立市场设计属性。这一点通过例证性案例研究得到了证明。
2019-10-11 cs.SY eess.SY math.OC
Flexibility Analysis for Smart Grid Demand Response
United Technologies Research Centre, Ireland Ltd.（联合技术研究中心爱尔兰有限公司）
本文提出一种评估灵活性的方法，通过负载、储能和本地发电的建模，结合ISO 50002:2014标准，评估智能电网需求响应中的灵活性，并通过试点项目验证。
2017-04-05 cs.SY eess.SY math.OC
Learning-Based Predictive Control via Real-Time Aggregate Flexibility
聚合器已经成为协调分布式可控负载的重要工具。为了有效地使用，聚合器必须能够向系统运营商传达其控制的负载的可用灵活性，即聚合灵活性。然而，大多数现有的聚合弹性的措施往往是慢时标的估计和更少的关注已经支付给聚合器和运营商之间的实时协调。在本文中，我们考虑解决一个在线优化的闭环系统，并提出了一种设计的实时聚合的灵活性反馈，称为最大熵反馈（MEF）。除了导出MEF的分析性质，结合学习和控制，我们表明，它可以近似使用强化学习和作为一个惩罚项在一种新的控制算法-惩罚预测控制（PPC），它修改香草模型预测控制（MPC）。我们的计划的好处是（1）。高效沟通。运行PPC的操作员不需要知道负载的确切状态和约束，而只需要知道MEF。（二）、快速计算。PPC通常具有比MPC公式少得多的变量。（三）、降低成本。我们表明，在一定的规律性假设下，PPC是最优的。我们使用自适应电动汽车充电网络的数据集来说明PPC的功效，并表明PPC优于经典MPC。
2022-05-31 cs.SY eess.SY math.OC
A Semi-Markov Model for the Control of Thermostatically Controlled Load
考虑到恒温控制负荷（TCL）的潜力，以提供灵活的需求响应或负荷控制，半马尔可夫模型（SMM）的ON/OFF控制TCL的发展。该模型充分利用了TCL在控制周期较长时的调整灵活性，保持了集群中开关状态的多样性。该模型既能满足用户的舒适性，又能保护用户的隐私。然后，本文采用信息物理系统（CPS）来实现离散控制过程与连续物理过程的耦合。最后，将该模型应用于基于等效热参数（ETP）模型的大型多台空调系统协调问题。仿真结果表明，在该方法下，TCL集群的功率能够准确地跟踪控制信号，同时保证了TCL集群运行状态的多样性和用户的舒适性。
2019-11-23 cs.SY eess.SY math.OC
Enhancing System Flexibility through Corrective Demand Response in Security-Constrained Unit Commitment
目前，系统运营商通过在日前调度中出于经济原因调度可控负荷来实现需求响应。特别地，需求从电力成本较高的高峰时间转移到非高峰时间，以通过平坦化负载分布来保持系统可靠性。然而，在短期业务中，没有明确考虑到在发生意外后的情况下采取这种行动的系统灵活性和经济效益。因此，本文强调了需求响应的好处，作为一个纠正行动，潜在的突发事件后，提前一天调度。提出了一种安全约束的机组组合（SCUC）模型，该模型考虑了当线路或发电机停运时，通过修正需求响应（CDR）提供的灵活性来维持系统的系统可靠性。该模型在IEEE 24节点系统上进行了测试，仿真结果表明，在日常运营中，总成本节省显着。此外，结果表明，发电机具有更好的长期可靠性，并且能够使用现有系统的灵活性，并在实施CDR时满足基本情况下更高的关键需求。
2020-06-20 cs.SY eess.SY math.OC
An Optimal Energy Production Problem with Energy Source Switching and Load Following Nuclear Power Plants
Department of Economics – University of Verona（维罗纳大学经济系）
本文针对含能源切换与负荷跟踪的核电站最优生产问题，通过分析封闭与开放经济场景，计算最优策略，明确了相关因素对核电负荷跟踪的影响及可控低碳容量的价值。
2026-08-12 math.OC q-fin.MF
Network-Cognizant Time-Coupled Aggregate Flexibility of Distribution Systems Under Uncertainties
配电馈线内分布式能源（DER）的日益集成为配电-输电互连提供了前所未有的灵活性。为了利用这种灵活性并使用聚合DER的容量位势，需要有效地表征可行的变电站功率注入轨迹。本文提供了一个椭圆形的内部近似的一组可行的电力注入轨迹在变电站，这样的任何一点，在集合中，存在一个可行的分解策略DER的任何负载不确定性实现。该问题被制定为一个强大的最大体积椭球内的灵活性区域下的不确定性。虽然这个问题是NP难的，即使在确定性的情况下，本文推导出新的近似的最优第二阶段的政策的基础上产生的自适应鲁棒最优化问题。所提出的方法比现有的柔性区域近似公式产生更少的保守柔性表征。所提出的方法的有效性证明了一个现实的配电馈线。
2020-12-15 cs.SY eess.SY math.OC
