We study the problem of online peak minimization under inventory constraints. It is motivated by the emerging scenario where large-load customers utilize energy storage to reduce the peak procurement from the grid, which accounts for up to 90% of their electric bills. The problem is uniquely challenging due to (i) the coupling of online decisions across time imposed by the inventory constraints and (ii) the noncumulative nature of the peak procurement. In this paper, we develop an optimal online algorithm for the problem that attains the best possible competitive ratio (CR) among all deterministic and randomized algorithms. We show that the optimal CR can be computed in polynomial time, by solving a linear number of linear-fractional problems. We also generalize our approach to develop an anytime-optimal online algorithm that achieves the best possible CR at any epoch, given the inputs and online decisions so far. The algorithm retains the optimal worst-case performance and achieves adaptive average-case performance. Simulation results based on real-world traces show that our algorithms improve peak reduction by more than 19% as compared to baseline alternatives.


翻译:我们研究了在库存限制下网上最大限度地减少峰值的问题。我们之所以研究这一问题,是因为出现了一种新出现的情景,即大型载荷客户利用能源储存来减少从电网采购峰值的高峰值,这占其电费的90%。这个问题具有独特的挑战性,因为(一)由于库存限制而将在线决定时间相加,以及(二)高峰采购的非累积性质。在本文中,我们为问题开发了一种最佳的在线算法,在所有确定性和随机化的算法中尽可能达到最佳的竞争比率(CR )。我们表明,最佳CR可以通过解决线性交易问题的线性数量在多时计算。我们还推广了一种最理想的在线算法,根据迄今为止的投入和在线决定,在任何地方都能达到最佳的CR。算法保留了最佳的最坏的性表现,并实现了适应性平均业绩。基于现实世界的痕迹的模拟结果显示,我们的计算法比基线替代方法提高了超过19 %的峰值。

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