A New Cooperative Framework for a Fair and Cost-Optimal Allocation of Resources within a Low Voltage Electricity Community
本文提出了一个原始的协作框架内的低电压社区的电力交换。社区通过每天安排其成员的资源来寻求最小化其总成本。在这方面，他们的灵活性，如过剩的存储容量，未使用的本地发电或可转移的负载被利用。总成本不仅包括能源商品，还包括电网费用相关联的社会运作，通过整合的潮流约束。为了以公平的方式分担社区成本，提出了两种不同的成本分布。第一个采用基于Shapley值的分发密钥，而另一个依赖于由纳什均衡定义的自然共识。结果表明，这两个合作计划导致所有个人成员的重要储蓄。特别是，据观察，夏普利为基础的解决方案提供了更多的价值，调动灵活的资源，而纳什均衡奖励的最终用户的潜在灵活性同意。
2020-11-26 cs.GT cs.SY eess.SY
Techno-economic analysis of PV-battery systems in Switzerland
本文提出了一种技术经济优化模型，分析了瑞士不同客户群的光伏电池系统的经济可行性，根据他们的年用电量，屋顶大小，年辐照度和位置。对2020-2050年的静态投资模型进行了模拟，并进行了全面的敏感性分析，以调查成本、负荷分布、电价和电价等单个参数的影响。结果表明，虽然对于今天的一些客户群体来说，将光伏与电池相结合已经产生了比单独使用光伏更好的净现值，由于政策变化、成本和电价变化的综合影响，投资回收期在2020年至2035年之间波动。随着时间的推移，最佳的光伏和电池尺寸会增加，到2050年，光伏投资主要受到屋顶尺寸的限制。光伏电池系统投资的经济可行性在不同的客户群体和最具吸引力的投资（即，投资回收期最短），主要面向年辐照度和电力需求较高的客户群体。此外，投资决定对投资回收期、未来成本、电价和电价的变化高度敏感。最后，光伏电池系统部署的电网影响进行了研究，通过分析剩余的瑞士系统负载配置文件。由太阳能发电的季节性、每日和每小时模式引起的剩余负载曲线的动态强调了对具有快速斜坡能力的灵活资源的需求。
2021-03-30 cs.SY eess.SY
Integration demand response aggregator and wind power aggregators with generation units and energy storages in wholesale electricity markets
本文提出将智能电网多种能源资源与风电生产商整合形成虚拟电厂（VRP），采用p-robust方法管理VRP在日前、日内和实时多市场运营中的不确定性，以优化报价策略并显著降低相对遗憾。
2023-11-23 cs.SY eess.SY
A Reinforcement Learning-based Transmission Expansion Framework Considering Strategic Bidding in Electricity Markets
University of Hyogo（兵库大学）
本文提出一种基于强化学习的输电扩展框架，联合优化输电投资与发电投标策略，通过多智能体模拟实现市场清算与投资决策的协同优化。
2026-02-23 cs.SY eess.SY
Renewable Power Trades and Network Congestion Externalities
将可再生能源生产纳入电网是应对气候变化的一个重要政策目标。然而，这种一体化面临着经济和技术挑战。随着可再生能源发电量的增加，电网上的电力传输模式发生变化。由于物理规律，这些新的传输模式导致非直观的电网拥塞外部性。我们推导出了电力交易导致网络负外部性的条件。使用程式化框架和欧洲数据进行的校准表明，北欧和西欧之间每增加一个电力交易单位，就会使南部和东部地区的输电能力减少27%。这种外部性表明，对电网基础设施的新投资不能零敲碎打。在我们的例子中，北欧和西欧的电力基础设施投资也需要南欧和东欧的配套投资。一个经济挑战是，面临外部性的地区并不总是有财政能力投资于基础设施。在面临电网拥堵外部性的地区，电力运输票价有助于为电力基础设施投资提供资金。由此产生的对整个电网的投资促进了可再生能源生产的一体化。
2021-01-14 cs.SY econ.GN eess.SY
What may future electricity markets look like?
电力市场的组织、设计和运作是否应视为理所当然？绝对不会。虽然早期致力于重组电力部门的国家的电力市场数十年的演变使我们相信我们可能已经找到了正确的和面向未来的模式，但我们的电力和能源系统的巨大和快速发展正在以多种方式挑战这一想法。事实上，这种情况既带来了挑战，也带来了机遇。挑战包括适应可再生能源发电、权力下放和支持投资，而机遇主要是技术和社会科学的进步为我们提供了更多的未来市场设计选择。我们在这里采取一个整体的观点，试图了解我们从哪里来的电力市场，我们可能会去。未来的电力市场应符合目的，将其视为组织和运作社会-技术-经济系统的一种方式。
2023-02-21 cs.SY econ.GN eess.SY
Integrated Investment and Policy Planning for Power Systems via Differentiable Scenario Generation
Rutgers University（罗格斯大学）
本文提出一种方法，联合优化电力系统容量规划决策与政策投资，通过可微场景生成技术提升规划模型的求解效率。
2026-07-01 cs.SY eess.SY math.OC
Strategic Bidding in Electricity Markets with Convexified AC Market-Clearing Process
本文提出了一个框架，以解决参与者的战略报价问题，在电力市场清除采用完整的交流最优潮流（ACOPF）问题的制定。传统上，独立系统运营商（ISO）利用直流最优潮流（DCOPF）问题的形式来解决电力市场。这项工作的主要任务是找到什么将是挑战和机遇，如果ISOs杠杆的全部ACOPF的市场出清问题（MCP）？本文提出了一种带均衡约束的易处理的数学规划来求解凸化的AC市场出清问题。市场参与者在考虑发电机组无功调度的同时，通过策略性报价实现利润最大化。通过给出松弛ACOPF问题的对偶形式，获得了平衡约束。与DCOPF相比，基于ACOPF的MCP策略投标问题提高了位置边际价格和市场参与者利润的准确性。结果表明，基于DCOFP的MCP策略报价问题无法模拟无功支持的局限性。所提出的结果显示的情况下，所提出的战略投标方法呈现$52.3\%$更多的利润发电公司（GENCO）比DCOPF为基础的MCP模型。拟议的战略投标框架还解决了耦合的真实和无功功率调度的发电约束，斜坡约束，需求响应的影响与可削减和时间转移的负载，和AC线路流量的限制的挑战。因此，所提出的方法将有助于市场参与者利用更准确的ACOPF模型的战略报价问题。
2022-02-28 cs.SY eess.SY math.OC
The Development of Investment Planning Models for the United Kingdoms Wind and Solar Fleets
本研究开发投资规划模型，评估英国风电与光伏的经济可行部署，预测2035年其仅能满足70%电力需求，剩余30%需快速可调度电源，导致年7200万吨碳排放残余。
2024-03-14 cs.SY eess.SY
Who should pay for frequency-containment ancillary services? Making responsible units bear the cost to shape investment in generation and loads
本文针对高比例可再生能源电网中频率遏制辅助服务成本分摊问题，提出应由造成辅助服务需求的责任主体承担成本，并定性分析了这一基于因果关系的监管框架对发电投资和电价的影响。
2024-10-07 cs.SY eess.SY
Assessing Electricity Network Capacity Requirements for Industrial Decarbonisation in Great Britain
本文利用Net Zero Industrial Pathways模型预测英国工业脱碳至2050年的电力需求，并与配电网络容量余量进行空间对比，量化了新增网络容量需求，发现到2050年需增加71 GW以上容量，否则约65%的大型工业排放点源将在2040年面临电力容量约束。
2025-03-11 cs.SY eess.SY
Can models for long-term decarbonization policies guarantee security of power supply? A perspective from gas and power sector coupling
评估能源系统的充足性和安全性需要详细了解物理和操作特性。相反，关于能源转型的研究采用程式化的模型，往往忽略了技术特性，但对长期能源政策有持久的影响。本文研究了能源系统规划和运营模型之间的差距，通过连接这两个视角：（1）低空间分辨率和高聚合水平的长期投资模型，以及（2）空间分辨率的系统安全模型，该模型捕捉了电力部门骨干之间的相互依赖关系，即，电力和天然气基础设施。我们通过整合长期规划模型的投资决策和通过安全评估模型产生的系统操作的安全性能，评估欧盟电力部门到2050年的脱碳路径。在一个大型的RES部署方案中，我们研究了两个灵活的选择：天然气发电厂和跨国传输扩展。使用集成模型，我们分析了在极端短期运行条件下供应的充足性和安全性如何影响能源系统的长期规划和投资决策。我们为英国提供具体国家的建议。结果表明气电系统存在弱点，并建议改进容量分配。
2019-08-27 cs.SY eess.SY
Grid Tariffs for Peak Demand Reduction: Is there a Price Signal Conflict with Electricity Spot Prices?
由于电气化脱碳的趋势，预计电网将需要大量投资，要求改变电网电价设计，为减少高峰负荷提供适当的激励。然而，来自电网电价的价格信号可能会被电力现货价格扭曲，而电力现货价格也代表了消费者电费总额的重要部分。本文试图确定是否有一个价格信号之间的冲突，电网电价和现货价格。四个不同的电网电价设计进行了比较，使用一个通用的需求响应模型的一部分，成本最小化的线性规划，以模拟减少高峰负荷。该方法适用于计量的电力需求，从3608消费者在挪威奥斯陆。结果表明，新的电网电价设计减少了1- 4%的高峰负荷，并在高峰负荷的减少是较小的消费者受电力现货价格。
2022-06-28 cs.SY eess.SY math.OC
Designing Electricity Distribution Networks: The Impact of Demand Coincidence
本文提出DNRP-LSDC配电网络设计模型，基于瑞士真实网络与合成网络量化需求同时性对投资的影响，发现高同时性显著增加线路建设与成本。
2024-01-20 cs.SY eess.SY physics.soc-ph
A comprehensive review of electricity storage applications in island systems
本文全面综述岛屿系统电力储能研究，明确储能是实现50%以上可再生渗透率的前提，分类梳理两种核心储能架构的特性与应用，指出独立储能面临的财务障碍。
2024-01-26 cs.SY eess.SY
EU-ETS under attack? The impact of carbon price suppression on the decarbonization of the power sector
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；RFF-CMCC European Institute on Economics and the Environment（RFF-CMCC欧洲经济与环境研究所）；Instituto de Investigacion Tecnologica（技术研究所）；Universidad Pontificia Comillas（康普卢滕斯天主教大学）
本文以意大利2026年《Decreto Bollette》法案为案例，采用MARLEY框架评估碳价抑制对电力部门脱碳的影响，发现该政策短期降本但长期减排效果差，仅在高绿色投资支持下可避免排放上升，却需采用与干预初衷矛盾的混合市场范式。
2026-08-14 cs.AI cs.CY cs.LG
Storage or No Storage: Duopoly Competition Between Renewable Energy Suppliers in a Local Energy Market
本文研究了在一个地方能源市场上，可再生能源供应商之间的双寡头竞争，有或没有储能。储能投资带来了稳定可再生能源供应商产量的好处，但也导致了巨大的投资成本以及市场结果的一些令人惊讶的变化。为研究可再生能源供应商竞争中储能投资的均衡决策问题，采用三阶段博弈模型对供应商和消费者之间的互动关系进行建模。在第一阶段，在投资期开始时，供应商决定是否投资于存储。一旦做出这样的决定，在每天的日前市场中，供应商决定第二阶段的投标价格和数量，消费者根据第二阶段的投标价格和数量决定第三阶段从每个供应商购买的电量。在实时市场中，如果供应商的实际发电量低于其承诺，则供应商将受到惩罚。我们刻画了第二阶段的价格-数量竞争均衡，并进一步刻画了第一阶段的存储投资均衡，其中包括售电收入和存储成本。与直觉相反，我们表明，与稳定的发电相比，由于随机发电下的市场竞争减少，没有储能投资的可再生能源的不确定性可以导致更高的供应商利润。仿真结果进一步说明了由于市场竞争的结果。例如，对不履行承诺的更高惩罚，更高的存储成本或更低的消费者需求有时可以增加供应商的利润。我们还表明，虽然存储投资可以增加供应商的利润，先发供应商谁投资于存储可能会受益小于搭便车的竞争对手谁选择不投资。
2019-10-13 cs.GT cs.SY eess.SY
Competition between simultaneous demand-side flexibility options: The case of community electricity storage systems
用于多种应用的社区电力存储系统承诺优于家用电力存储系统。更经济的灵活性选择，如需求响应和部门耦合可能会减少存储设施的市场规模。本文通过考虑竞争灵活性选项来评估社区电力存储系统的经济性能。为此，应用了与参与者相关的、基于场景的优化框架。结果与文献一致，表明社区存储系统比家庭存储系统更经济有效。社区存储系统相对于家庭存储系统的相对存储容量减少是可能的，因为需求和发电简档在最终用户之间平衡。平均而言，在基本情况下，每个家庭的存储容量可能减少9%，从而降低了具体投资。同时应用需求侧灵活性选项，如部门耦合和需求响应，使社区存储容量进一步减少高达23%。与此同时，灵活性选项之间的竞争导致社区存储灵活性潜力方面的收益较小，这降低了这些应用程序的市场可行性。在最坏的情况下，在灵活性措施之间的蚕食效应高达38%。灵活性效益的损失超过了能力削减的节省，因此部门耦合构成了比需求响应大得多的影响因素。总的来说，考虑到所述的成本趋势、规模经济和减排可能性，2025年至2035年可能会实现盈利的社区储存模式。今后的工作应侧重于分析政策框架。
2020-11-11 cs.SY econ.GN eess.SY
Optimal Storage and Solar Capacity of a Residential Household under Net Metering and Time-of-Use Pricing
激励计划和持续的成本降低正在推动太阳能光伏电池板和存储系统在住宅家庭中的联合安装。有必要作出最佳投资决策，以进一步降低家庭的用电成本。在本文中，我们首先开发的存储投资决策的解析表达式，然后太阳能投资决策的家庭，这是净计量计费机制下的使用时间定价条件。我们使用美国德克萨斯州奥斯汀市一个居民家庭的真实数据，研究了投资决策如何提供为期一年的收益。结果显示，当使用存储设备和太阳能电池板最佳的系统显着的利润。值得注意的是，尽管我们的方法可以显著帮助做出投资决策，但对于需要在存储和太阳能系统上进行最佳投资的人来说，该解决方案仍然是次优的。
2022-12-30 cs.SY eess.SY
Dynamic Storage Operation Under Uncertainty and the Reliability Externality: Implications for Capacity Investments
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；MIT Energy Initiative’s Future Energy Systems Center（麻省理工学院能源倡议未来能源系统中心）
本研究针对储能运行的动态特性，构建平均成本马尔可夫决策过程模型，揭示需求不确定性催生预防性储能策略，且电力市场可靠性外部性会扭曲储能运行与投资，为容量投资提供启示。
2026-07-30 cs.SY eess.SY
Market Implications of Alternative Operating Reserve Modeling in Wholesale Electricity Markets
本文针对美国RTO辅助服务中的容量共享与备用替代，基于大规模合成电网数据比较四种备用约束建模，揭示建模差异对出清价格、备用数量和收益的显著影响。
2024-09-30 cs.SY eess.SY
Contract-based Time-of-use Pricing for Energy Storage Investment
分时电价（ToU）被电力公司广泛使用。精心设计的ToU定价可以激励最终用户的储能部署，这有助于削减系统峰值负荷并降低系统社会成本。然而，ToU定价的优化是非常重要的，设计不当的ToU定价可能会导致存储投资远离社会最优值。在本文中，我们的目标是设计最优的ToU定价，共同考虑社会成本的公用事业和存储的用户投资决策。由于存储投资成本是用户的私人信息，我们设计了低复杂度的合同，以获取必要的信息，并诱导用户的存储投资的正确行为。拟议的合同只规定了三个合同项目，这指导了任意多个不同存储成本类型的用户根据其峰值需求投资全部、部分或不投资存储容量。当公用事业公司知道每种存储成本类型的总需求（但不知道单个用户的类型）时，我们的合同可以实现社会最优。当公用事业公司只知道每种存储成本类型的需求分布时，我们的合同可以导致接近最优的解决方案。基于使用现实数据的模拟，与社会最优值的差距小至1.5%。我们还表明，建议的合同可以减少系统的社会成本超过30%，相比没有存储投资基准。
2020-09-26 cs.SY eess.SY
Time-of-use Pricing for Energy Storage Investment
分时电价被电力公司广泛用于削峰填谷。这样的定价方案为用户提供了投资于电表后储能和将峰值负荷转移到低价区间的激励。然而，如果不考虑对储能投资的影响，设计不当的ToU定价方案可能会导致显著的福利损失，特别是当用户过度投资储能时，这会导致新的能源消费高峰。在本文中，我们将研究如何设计一个社会最佳的ToU定价方案，明确考虑其对存储投资的影响。我们将公用事业和用户之间的相互作用建模为两阶段优化问题。为了解决用户存储成本带来的信息不对称问题，提出了一种基于不同存储类型和每种存储类型总需求的分时计费方案。每个用户不需要透露他的私人费用信息。我们可以进一步计算最优的ToU定价，只有线性复杂度。基于真实数据的模拟表明，与完全信息下实现的社会最优值相比，我们提出的ToU定价的次优差距小于5%。
2021-12-18 cs.SY eess.SY math.OC
Effects of charging and discharging capabilities on trade-offs between model accuracy and computational efficiency in pumped thermal electricity storage
本文研究了抽水蓄热储能系统中模型精度与计算效率的权衡，发现忽略质量流量依赖性并用分段线性函数近似荷电状态依赖性的模型，能在保持高精度的同时显著提升计算速度。
2024-11-08 cs.SY eess.SY
Grid Capacity Expansion under Data Centers and Electrified Manufacturing Large Loads
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；TotalEnergies Research & Technology USA, LLC（道达尔能源美国研究与技术有限责任公司）
针对数据中心和电气化制造带来的大负荷，提出多周期电网容量扩展模型，优化发电、储能和输电投资，并通过ERCOT系统七年的案例分析验证模型有效性。
2026-05-29 cs.SY eess.SY
Emissions and cost tradeoffs of time-matched clean electricity procurement under inter-annual weather variability -- case study of hydrogen production
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；New York University（纽约大学）
本文研究了在年度和小时级时间匹配要求下，清洁能源采购的排放与成本权衡，通过德克萨斯州连接电网的氢气生产案例，分析了天气变化对基础设施成本、构成和排放的影响。
2026-05-20 cs.SY eess.SY math.OC
Laxity-Aware Scalable Reinforcement Learning for HVAC Control
Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））；Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
本文利用松弛度概念解决大量HVAC系统控制的维度灾难问题，提出一种结合最小松弛度优先规则与强化学习控制器的双层优化方法，在多种场景下实现了优于集中式方法的温度控制与节能效果。
2023-06-29 cs.AI cs.SY eess.SY
Quantifying the Impact of Missing Risk Markets for Decarbonized Power Systems with Long Duration Energy Storage
本研究通过两阶段随机均衡模型首次量化评估缺失风险市场对依赖长时储能的脱碳电力系统投资决策的影响，发现其降低社会福利、损害可靠性并阻碍LDES部署，凸显政策对冲风险的必要性。
2025-10-15 cs.SY eess.SY
The Sharing Economy for the Smart Grid
Univ. of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本文探讨智能电网中共享经济的机会，分析电力存储共享的均衡价格及投资决策，讨论技术与市场平台，通过合成案例验证研究结论。
2016-09-06 cs.SY eess.SY
Life cycle economic viability analysis of battery storage in electricity market
本文将电池退化成本纳入运行仿真，结合聚类与典型日方法降低计算负担，利用IRR对NCM和LFP电池储能进行全生命周期经济可行性分析，并通过敏感性分析识别关键因素，为投资组合提供指导。
2023-05-28 cs.SY eess.SY
Fairness as an Investment: Dynamic Participation and Long-Run Profit in Virtual Power Plants
Columbia University（哥伦比亚大学）
本文提出在虚拟电厂运营中纳入公平性约束可激励消费者参与，从而提升聚合商的长期盈利能力，并通过动态聚合框架和松弛增强分配机制验证了公平性对参与度和利润的影响。
2026-06-01 cs.SY eess.SY
Hydrogen and Battery Storage Technologies for Low Cost Energy Decarbonization in Distribution Networks
如果没有可再生能源的高渗透率，深度能源脱碳就无法实现。在更高的可再生能源渗透率下，太阳能光伏（PV）电力的可变性和间歇性可能会导致现有化石燃料发电的斜坡问题，需要更长时间的能量存储来提高电网运行的可靠性。质子交换膜电解槽可以生产氢气，并作为公用可控负载。产生的氢气可以储存并转化为电能，或与天然气混合，或用作运输燃料或化学原料。本文认为，在一个标准的IEEE 33节点配电网络上运行的分布式能源的配电系统运营商的角度考虑的技术和物理约束，以最大限度地减少总投资和运营成本的目标。不同的案例研究，在非常高的光伏渗透率被认为是显示的挑战和路径，以净零排放能源生产使用氢能源。公用事业光伏成本和电解槽资本成本对以1美元/公斤生产氢气的敏感性表明，配电网络可以生产100%的可再生电力，到2050年，可以以保守的成本估计以相同的价格生产氢气，到2030年，成本加速下降。
2022-02-06 cs.SY eess.SY
Impacts of EPA Power Plant Emissions Regulations on the US Electricity Sector
本研究通过改进电力系统容量扩展模型分析EPA2024年电厂排放新规的影响，发现新规可使2040年美国电力排放较2022年降51%，并提出加快低效化石机组退役、对所有燃气机组统一严管的成本有效脱碳路径。
2024-09-12 cs.SY eess.SY
The Global Grid
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；University of Liège（列日大学）
本文提出全球电网愿景，论证其技术可行性与经济竞争力，并探讨其平滑可再生能源供应、减少储能需求、降低电价波动等机遇，以及投资机制和运营模式。
2013-01-09 cs.SY eess.SY physics.soc-ph
The Near-Optimal Feasible Space of a Renewable Power System Model
电力系统的长期投资规划模型通常在每组成本假设下返回单个最优解。然而，通常有许多接近最佳的替代方案，由于其他有吸引力的属性，如社会接受度而脱颖而出。了解许多具有成本效益的替代方案的特点，可以加强政策咨询，并承认结构模型的不确定性。我们应用建模生成替代方案（MGA）的方法，系统地探索一个完全可再生的欧洲电力系统模型的近最优可行空间。在考虑复杂的时空模式的同时，我们允许发电，存储和传输基础设施的同时容量扩展受到线性化多周期最优潮流的影响。存在许多类似的昂贵但技术多样的解决方案。0.5%的成本偏差已经提供了大量可能的投资。然而，海上或陆上风能以及一些氢储存和传输网络加固对于将成本保持在最佳水平的10%以内至关重要。
2020-04-17 cs.SY eess.SY physics.soc-ph
High-Spatial Resolution Transmission and Storage Expansion Planning for High Renewable Grids: A Case Study
本文提出含短时储能选址定容的高空间分辨率TEP模型，并通过2,000母线合成得克萨斯系统验证输电与储能协同优化的价值。
2024-12-05 cs.SY eess.SY
Cost-effective Planning of Decarbonized Power-Gas Infrastructure to Meet the Challenges of Heating Electrification
本研究构建电力-天然气基础设施联合优化建模框架，以美国新英格兰地区为对象，分析供暖电气化路径对能源系统的影响，发现高电气化结合建筑围护改进可实现最低系统成本，需求侧措施与灵活性项目均能降本增效。
2024-09-15 cs.SY eess.SY
