配电网中考虑需求响应附Python代码【1】【硕士论文复现】

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🔥 内容介绍

随着电力系统的发展，配电网面临着诸如负荷增长、分布式能源接入等诸多挑战。需求响应作为一种有效的需求侧管理手段，通过激励用户调整用电行为，能够显著提升配电网的运行效率与稳定性。本文深入研究配电网中考虑需求响应的相关问题，构建了包含需求响应的配电网优化模型，并运用内点法进行求解，通过算例分析验证了模型与算法的有效性，为配电网的优化运行提供了理论支持与实践指导。

一、引言

在当前能源转型的大背景下，配电网作为电力系统与用户直接相连的关键环节，其运行特性和面临的挑战正发生深刻变化。一方面，负荷的持续增长以及负荷特性的多样化，给配电网的供电能力和可靠性带来了巨大压力。另一方面，分布式能源（如分布式光伏、风力发电等）的大规模接入，虽然为能源的清洁化利用提供了契机，但也增加了配电网运行的复杂性和不确定性，例如分布式能源出力的间歇性和波动性可能导致电压波动、功率倒送等问题。

需求响应作为一种能够有效调节电力供需平衡的手段，近年来受到广泛关注。通过价格信号或激励机制，需求响应引导用户主动改变用电方式和用电时间，使电力需求与供应更好地匹配。在配电网中引入需求响应，不仅可以缓解高峰时段的供电压力，降低网络损耗，还能提高分布式能源的消纳能力，增强配电网应对不确定性的韧性，对于促进配电网的安全、经济、高效运行具有重要意义。

二、需求响应原理及类型

2.1 基于价格的需求响应

基于价格的需求响应主要通过电价信号来引导用户调整用电行为。常见的电价形式包括分时电价（Time - of - Use Pricing，TOU）、实时电价（Real - Time Pricing，RTP）和尖峰电价（Critical Peak Pricing，CPP）等。

• 分时电价：将一天划分为不同的时段，如峰时段、平时段和谷时段，针对每个时段制定不同的电价。峰时段电价较高，谷时段电价较低，用户为降低用电成本，会倾向于将部分可调节负荷从峰时段转移至谷时段，如将电热水器、洗衣机等设备的运行时间调整到谷时段。

• 实时电价：根据电力系统实时的供需状况动态调整电价。当电力供应紧张时，电价升高；电力供应充裕时，电价降低。用户需要实时获取电价信息，并根据电价变化灵活调整用电计划，例如工业用户可以根据实时电价调整生产设备的运行时间和生产规模。

• 尖峰电价：在电力系统出现尖峰负荷时，实施特别高的电价。尖峰电价通常用于应对极端的电力供需不平衡情况，激励用户在尖峰时段大幅度削减用电负荷，如大型商业用户在尖峰时段关闭部分非必要的照明和空调设备。

2.2 基于激励的需求响应

基于激励的需求响应通过向用户提供直接的经济激励，促使用户参与需求响应项目。常见的激励方式有直接负荷控制（Direct Load Control，DLC）、可中断负荷（Interruptible Load，IL）和需求侧竞价（Demand - Side Bidding，DSB）等。

• 直接负荷控制：电力公司或负荷聚合商在特定时段（如系统高峰时段或紧急情况下），通过远程控制手段直接操作用户的部分可中断负荷设备，如控制工业用户的部分非关键生产设备、居民用户的空调等设备的启停。用户在参与直接负荷控制项目时，需要提前与实施方签订协议，明确可被控制的负荷设备及控制条件，作为回报，用户将获得相应的经济补偿。

• 可中断负荷：用户与电力公司或负荷聚合商签订合同，承诺在系统需要时，按照约定中断部分负荷的供电。与直接负荷控制不同，可中断负荷通常由用户自行控制负荷的中断，用户根据自身生产或生活安排，在接收到中断通知后，自主决定如何削减负荷。例如，工业用户可以通过调整生产流程，暂停部分非关键工序的生产来实现负荷削减。

• 需求侧竞价：用户根据自身的负荷削减能力和期望的补偿价格，参与市场竞价。电力市场运营机构根据用户的报价和系统的需求情况，确定中标用户及其中标负荷量。中标用户按照中标结果在指定时段削减负荷，并获得相应的经济收益。这种方式充分发挥了市场机制的作用，鼓励用户积极挖掘自身的需求响应潜力。

三、考虑需求响应的配电网优化模型

四、内点法求解考虑需求响应的配电网优化模型

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 谢宇峥.电力系统扩展频率响应模型及综合程序研发[D].山东大学,2017.

[2] 王秋菊.时变路网下需求响应接驳公交路径规划研究[D].重庆交通大学,2023.

[3] 韦应安,孟庆龙,辛东岳,等.考虑需求响应的变风量空调系统强化学习静压控制[J].建筑科学, 2024, 40(8):208-219.

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