需求响应的最优机制：一种无差异集方法
最优化与控制
2025-03-14 v2
摘要
可再生能源（例如太阳能或风能）发电的时间通常无法控制。然而，在许多情况下，消费者在能源消耗需求方面具有一定的灵活性，并且人们对利用这种灵活性将能源消耗转移到更好地匹配可再生能源发电的需求响应项目越来越感兴趣——从而能够更有效地利用这些资源。我们研究了在消费者使用家庭能源管理系统自主调整其电力消耗的场景下的最优需求响应。我们的核心假设是，家庭能源管理系统通过查询消费者的偏好并计算可用于满足这些偏好的所有能源消耗配置的“无差异集”来运作灵活性。然后，给定一个无差异集，家庭能源管理系统可以响应电网信号，同时保证用户定义的舒适度和功能性；例如，如果消费者设定一个温度范围，家庭能源管理系统可以预先冷却和预热以与可再生能源发电峰值对齐，从而在不牺牲舒适度的情况下提高效率。我们证明，虽然基于价格的机制通常不是需求响应的最优选择，但在大市场中的平均场极限下，它们变得渐近最优。此外，我们证明，通过仅查询家庭能源管理系统在不同价格信号下的计划消耗，可以在大市场中高效地计算出最优动态价格。利用亚利桑那州凤凰城的OpenDSS驱动电网仿真，我们证明了我们的方法能够在不造成电网不稳定的情况下实现有意义的需求响应。
引用
@article{arxiv.2409.07655,
title = {Optimal Mechanisms for Demand Response: An Indifference Set Approach},
author = {Mohammad Mehrabi and Omer Karaduman and Stefan Wager},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.07655},
year = {2025}
}