文章解读与仿真程序复现思路——电力系统自动化EI\CSCD\北大核心《考虑发用电相似性的海上风电中长期双边协商交易优化决策模型》

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这篇论文的核心内容是关于海上风电中长期双边协商交易的优化决策模型，特别是考虑了发用电相似性。以下是关键点的总结：

研究背景：

• 海上风电作为未来最具潜力的可再生能源之一，具有随机性和波动性。
• 为了促进海上风电的市场化消纳，减少弃风和交易风险，需要构建优化决策模型。

研究目的：

• 提出一种基于海上风电商与负荷聚合商间中长期双边协商交易的优化决策模型。

研究内容：

1. 时间序列相似性评估：通过时间序列相似性评估方法，为目标海上风电寻找最优的用电负荷组合。
2. 需求响应备用容量配置：考虑需求响应备用容量配置和发用电曲线预测误差。
3. 两阶段分布鲁棒优化模型：构建基于两阶段分布鲁棒优化的中长期交易优化决策模型，为海上风电配置适应其未来一段时间内出力特性的需求响应资源，并合理调整中长期交易曲线。

研究方法：

• 使用K-Medoids聚类和Fast-DTW算法进行发用电曲线的最优匹配。
• 建立两阶段分布鲁棒优化模型，第一阶段确定最优需求响应容量配置，第二阶段计算海上风电参与中长期交易的预期收益。

仿真算例：

• 通过仿真算例验证了所提模型的有效性和实用性。
• 选取某海上风电场与省内11个需求响应企业用户实际运行历史数据进行仿真测试。

结果分析：

• 所提方法能有效匹配用电负荷组合，降低交易风险，提高海上风电的市场化消纳水平。
• 考虑需求响应资源备用后，海上风电基于典型场景下的期望收益明显提高。

结论：

• 提出的优化决策模型能够提高海上风电参与中长期交易的抗风险能力，促进其市场化消纳。
• 后续工作将进一步研究针对电力中长期交易的发用电曲线的最优匹配算法。

根据提供的文件内容，仿真复现的基本思路可以概括为以下几个步骤：

1. 数据准备：收集或生成海上风电的发电数据和用电负荷数据。这些数据需要按照一定的时间间隔（如15分钟）采样，并且长度应该满足至少一个星期的时段。

2. 负荷聚合：将多个用户的用电负荷数据聚合成一个或多个负荷组合，以形成负荷聚合商的负荷资源池。

3. 聚类分析：使用K-Medoids聚类算法基于欧氏距离对负荷组合进行数值相似性评估，以找到与海上风电发电曲线数值相似的负荷组合。

4. 形态相似性评估：对筛选出的负荷组合使用Fast-DTW算法进行形态相似性评估，找到与海上风电发电曲线形态相似度高的组合。

5. 最优匹配：结合数值相似性和形态相似性，确定最优匹配的用电负荷组合。

6. 中长期交易优化决策模型：基于两阶段分布鲁棒优化方法，考虑需求响应（DR）资源备用容量配置和发用电曲线预测误差，构建中长期交易优化决策模型。

7. 模型求解：使用适当的优化算法求解模型，找到最优的DR资源配置和中长期交易曲线。

8. 仿真验证：通过仿真算例验证模型的有效性和实用性，比较不同负荷组合下的交易结果。

以下是使用伪代码表示的程序逻辑：

# 步骤1：数据准备
generate_or_load_data(wind_power_data, load_data, interval=15, duration=7_days)
 
# 步骤2：负荷聚合
load_aggregator = AggregateLoads(load_data)
 
# 步骤3：聚类分析
kmedoids = KMedoids(clustering_data=load_aggregator.data, num_clusters=k)
kmedoids.perform_clustering()
load_combinations = kmedoids.get_clusters()
 
# 步骤4：形态相似性评估
fast_dtw = FastDTW(wind_power_data, load_combinations)
similarity_scores = fast_dtw.calculate_similarity()
 
# 步骤5：最优匹配
optimal_combination = select_optimal_combination(similarity_scores)
 
# 步骤6：中长期交易优化决策模型
transaction_model = TwoStageRobustOptimization(wind_power_data, optimal_combination)
transaction_model.set_dr_resources(dr_resources)
transaction_model.set_forecasting_errors(forecast_errors)
 
# 步骤7：模型求解
optimal_solution = transaction_model.solve()
 
# 步骤8：仿真验证
simulation_results = simulate_transaction(optimal_solution)
evaluate_results(simulation_results)

请注意，上述伪代码仅提供了一个大致的逻辑框架，实际编程时需要根据具体的编程语言和可用的库进行详细的实现。例如，K-Medoids聚类和Fast-DTW算法可能需要使用特定的机器学习库，如Python中的scikit-learn或fastdtw。此外，两阶段分布鲁棒优化模型可能需要使用优化工具包，如CVXPY。

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