控制与优化遇见智能电网——面向最优能量管理的电力需求调度

智能电网旨在利用信息和通信技术来增强可靠性并强制执行合理的能源使用。其实现以有效管理需求负荷这一基本目标为导向。在这项工作中，我们设想了一个运营商与消费者之间实时通信的场景。电网运营商控制器接收来自消费者的电力需求请求，这些请求具有不同的功率需求、持续时间和必须完成的截止时间。目标是设计一种电力需求任务调度策略，以最小化一段时间内的电网运营成本。运营成本是瞬时电力消耗的凸函数，反映了随着需求负荷增加，满足需求所需的每额外单位电力成本更高的事实。首先，我们研究了离线需求调度问题，其中参数是固定且已知的。接下来，我们针对需求持续产生且调度决策在线进行的情况设计了一个随机模型，并关注长期平均成本。我们提出了两种基于观察当前消耗的电力消耗控制实例。首先，控制器可以选择在到达时服务新的需求请求，或将其推迟到截止时间结束时。其次，存在一个附加选项，即当活跃需求终止时，可以激活其中一个被推迟的需求。对于这两种实例，最优策略都是基于阈值的。我们推导了所有策略的性能下界，该下界在截止时间增加时渐近紧致。我们提出了受控释放阈值策略，并证明其是渐近最优的。该策略在当前电力消耗低于阈值时激活新的需求请求，否则将其排队。排队的需求在其截止时间到期或消耗降至阈值以下时被调度。