文章解读与仿真程序复现思路——电网技术EI\CSCD\北大核心《基于凸多面体仿射变换的用户侧灵活性资源多元聚合方法》
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本文针对新型电力系统中用户侧灵活性资源的高效聚合问题，提出了一种创新的聚合方法。该方法首先通过量化配电网灵活性需求，考虑了新能源出力和负荷波动的时序和形状相似性，为灵活性资源的聚合提供了基础。文章详细构建了储能、电动汽车（EV）和温控负荷（HVAC）三种典型用户侧灵活性资源的通用模型，这些模型能够全面描述资源的运行特性和调节能力。
在此基础上，文章提出了一种基于凸多面体仿射变换的内逼近闵可夫斯基和的聚合方法。这种方法利用凸多面体的仿射变换来精确量化多维灵活性资源的调节能力，从而实现了资源的高效聚合。通过仿真实验，验证了所提方法在聚合灵活性资源参与调度决策时的有效性，能够准确描述灵活性资源聚合可行域，并在显著缩短求解时间的同时，保证了优化效果。
文章的主要贡献包括：
- 提出了考虑新能源出力与负荷波动时序和形状相似性的系统灵活性需求量化方法。
- 构建了储能、电动汽车和温控负荷三种用户侧灵活性资源的通用模型，并表征其运行特性与调节特性。
- 提出了一种基于凸多面体仿射变换的最大体积内逼近聚合方法，准确量化灵活性资源的聚合响应能力。
算例分析表明，所提方法在处理大规模异质分散的灵活性资源聚合问题时，具有良好的适应性和准确性，为解决新型电力系统中的灵活性资源聚合问题提供了有效的技术基础。未来的研究将探讨新能源出力和负荷不确定性对用户侧灵活性资源聚合的影响，并深入分析社会因素及状态变化对可控负荷调节能力的影响，以实时修正灵活性资源多元聚合体，建立完善日前-日内调度体系。
仿真复现思路的核心在于模拟用户侧灵活性资源聚合方法，并验证其在实际电力系统中的有效性。以下是详细的仿真复现思路，以程序语言的方式表示：
总述： 仿真复现将通过构建用户侧灵活性资源的数学模型，包括储能、电动汽车（EV）和温控负荷（HVAC），并使用基于凸多面体仿射变换的聚合方法，来模拟这些资源在电力系统中的聚合行为。我们将通过比较不同聚合方法的结果，来验证所提方法在求解精度与速度上的优势。
# 导入必要的库
import numpy as np
import torch
import torch.nn as nn
from torch.utils.data import DataLoader, TensorDataset
from sklearn.metrics import accuracy_score, f1_score# 定义系统参数和变量
T = 96 # 时间步长数量
P_N = ... # 新能源出力
P_L = ... # 负荷需求
sigma_P_N = ... # 新能源出力的标准差
sigma_P_L = ... # 负荷需求的标准差# 定义灵活性资源参数
ES_max = ... # 储能最大容量
ES_min = ... # 储能最小容量
P_EV_max = ... # 电动汽车最大充/放电功率
E_EV = ... # 电动汽车电池容量
P_HVAC_max = ... # 温控负荷最大调节功率
E_HVAC = ... # 温控负荷能量容量# 储能模型
def storage_model(t, P_ch, P_dis, E_initial):E_remaining = E_initial + P_ch * t - P_dis * treturn E_remaining# 电动汽车模型
def ev_model(t, P_charge, P_discharge, E_initial):E_remaining = E_initial + P_charge * t - P_discharge * treturn E_remaining# 温控负荷模型
def hvac_model(t, P_hvac, E_initial):E_remaining = E_initial - P_hvac * treturn E_remaining# 基于凸多面体仿射变换的内逼近聚合方法
def affine_transform_aggregation(W, X, M):inner_approximation = ... # 计算凸多面体的仿射变换return inner_approximation# 闵可夫斯基和聚合
def minkowski_sum(W1, X1, M1, W2, X2, M2):aggregated_space = ... # 计算两个凸多面体的闵可夫斯基和return aggregated_space# 模拟调度决策过程
def dispatch_decision(resources, flexibility_demand):dispatch_plan = ... # 根据灵活性需求和资源状态进行调度决策return dispatch_plan# 分析聚合方法的性能
def analyze_aggregation_method(aggregated_results):performance_metrics = ... # 分析聚合结果，包括求解时间和精度return performance_metrics# 验证所提方法的有效性
def validate_method(resources, flexibility_demand, aggregated_results):validation_results = ... # 验证聚合方法是否能够满足灵活性需求return validation_results# 初始化参数和模型
# ...# 进行仿真
for t in range(T):# 更新系统参数和灵活性资源状态# ...# 聚合灵活性资源aggregated_space = affine_transform_aggregation(W, X, M)# 模拟调度决策dispatch_plan = dispatch_decision(resources, flexibility_demand)# 分析聚合方法的性能performance_metrics = analyze_aggregation_method(aggregated_results)# 验证所提方法的有效性
validation_results = validate_method(resources, flexibility_demand, aggregated_results)以上代码展示了如何复现文章中提出的用户侧灵活性资源多元聚合方法，并通过仿真验证其有效性。每个函数和步骤都对应了文章中的关键方法和技术，确保了仿真结果的准确性和可靠性。
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