[发明专利]基于契约理论的需求侧管理与电池更换站的交易激励方案

说明书

本发明涉及一种应用在需求侧管理DSM（demand‑side management）系统管理电池更换站BES（battery exchange station）的智能电网场景，基于契约理论的，DSM设计最优合同选择BES和BES根据自身情况选择最优合同的问题，能够在保证满足负荷需求的基础上对BES进行管理，有效地解决电网高峰负荷和低谷负荷的问题，获得更好的能源效率。本文提出的基于契约理论的DSM效益最大的问题的函数不是一个凸函数。为了求出该问题的一个最优解，我们提出了一个简化约束的算法，该算法分为两个步骤，第一步，减少个人理性约束。第二步，减少激励兼容约束。在对DSM效益求最优解时，此算法通过减少约束条件，大大降低了运算复杂度，并且通过该算法设计的合同，提高了能源效率，同时还使双方受益。

技术领域

本发明属于智能电网领域，具体涉及一种应用在需求侧管理DSM系统（demand-side management）管理电池更换站BES（battery exchange station）场景中，基于契约理论的DSM设计最优合同选择BES，使得DSM效益最大的问题，能够在保证满足负荷需求的基础上，对BES进行管理，有效地解决电网负荷高峰和低谷的问题，获得更好的能效。

背景技术

随着交通运输业的快速发展，能源日益稀缺。需求侧管理（DSM）系统接入是提高能源效率和缓解能源短缺的一个有前途的方法，因为它能使电池更换站（BES）在高峰负荷的时候回售电能给电网，在低谷负荷的时候再储存电能。DSM系统接入的成功应用需要技术，经济和政策方面的许多创新。尤其重要的是要设计这样的机制，以便激励DSM管理BES，而BES在考虑到潜在的成本后，有动力与DSM合作。

以市场为导向的电力交易是处理动态电力管理激励问题的有希望的范例。在市场机制中，DSM临时管理BES，以平滑电力系统负荷曲线，同时满足负荷的需求，以换取金钱报酬或业绩提高。一个特别令人感兴趣的市场机制是电力回售交易，其中BES为DSM平滑了负荷以获得他们自己的效益。

在以往的对电动车辆的需求响应研究工作中，通常在数学算法领域进行优化。最近，研究人员开始研究负荷调度方案中的激励问题。以前的结果都是假定在完全信息的条件下，即DSM完全知道BES的类型，包括存储容量，利润水平和信用记录等信息，而没有考虑不完全信息的情况，即DSM不完全知道BES的类型。为了在满足负荷需求的前提下，最大化DSM的效益，需要设计最优合同。

发明内容

本发明首先模拟了在不完全信息的条件下，一个DSM系统与多个相互竞争的BES之间的合作电力回售的场景，其中BES的类型是私人信息。以最大化DSM的效益为目标，提出了一个基于契约理论的电力回售交易机制。DSM根据电网负荷平滑的需求，设计一个最优的合同，这些合同项目由DSM管理时间（即奖励）和容量（即贡献）组成，同时在保证满足负荷需求的前提下，激励所有的BES如实透露他们的私人信息，优化DSM对BES的选择和管理。具体过程如下：

图1为智能电网模型图，模型为BES协助DSM调峰的智能电网系统，DSM系统通常由一个能源控制中心，几个电力供应商和客户组成。在模型中，我们重点介绍BES在DSM系统的应用。

我们考虑在镇上有几个BES可以使用，类似于现在的加油站，并且电网中存在一个DSM系统来交换信息，包括负荷需求信息和相关的控制信息，这有助于平滑电网的负荷。BES获得利润有两种方式，除了通过给客户充电，获得利益之外，每个BES还可以通过参与DSM系统的调度来赚取利润，即在高峰负荷时，BES将存储的电力回售给电网，而在低谷负荷时，他们充电储能，因为此时负荷需求较少。