CN106815687B - 基于双层博弈的微电网最优和弹性能量交易方法及系统 - Google Patents

基于双层博弈的微电网最优和弹性能量交易方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了基于双层博弈的微电网最优和弹性能量交易方法及系统，涉及微电网技术领域，通过获取微电网内部的用户终端，根据用户终端建立非合作博弈模型，并根据非合作博弈模型对用户终端对应的负荷策略进行优化调度，获得第一负荷策略，根据第一负荷策略确定微电网角色，微电网角色包括微电网卖家和微电网买家，在微电网卖家和微电网买家之间建立多主多从斯坦克伯格博弈模型，并根据多主多从斯坦克伯格博弈模型对微电网卖家的能量交易策略进行优化调度，获得第一能量交易量策略，根据多主多从斯坦克伯格博弈模型和第一能量交易量策略，对微电网买家的买入策略进行优化调度，获得第一买入策略。本发明提高了微电网收益和能源的利用率、共享率。

Description

基于双层博弈的微电网最优和弹性能量交易方法及系统
技术领域
本发明涉及微电网技术领域，尤其是涉及基于双层博弈的微电网最优和弹性能量交易方法及系统。
背景技术
微电网是一种小型的电力系统，集成了分布式能源、分布式储能设备、可控负载以及能量管理系统，该系统可使得所有电力设备以协调的方式共同运作。微电网作为一个自治和独立的系统，必须要保证内部运作的有效性和高效性，也要制定与其他微电网进行能量交互的策略。微电网的孤网运行方式要求配置一定容量的储能系统，储能系统建设投资成本较高。储能系统容量配置越大，效果越好，但成本越高，需要找到一个较好的平衡点，这和微电网的运行要求，峰谷电价政策等都有密切的关系。微电网监控平台及能量管理系统，投资成本高、能源利用率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供基于双层博弈的微电网最优和弹性能量交易方法及系统，以提高微电网收益和能源的利用率、共享率。
第一方面，本发明实施例提供了微电网双层能量交易方法，其中，包括：
获取微电网内部的用户终端，根据所述用户终端建立非合作博弈模型，并根据所述非合作博弈模型对所述用户终端对应的负荷策略进行优化调度，获得第一负荷策略；
根据所述第一负荷策略确定微电网角色，所述微电网角色包括微电网卖家和微电网买家；
在所述微电网卖家和所述微电网买家之间建立多主多从斯坦克伯格博弈模型，并根据所述多主多从斯坦克伯格博弈模型对所述微电网卖家的能量交易策略进行优化调度，获得第一能量交易量策略；
根据所述多主多从斯坦克伯格博弈模型和所述第一能量交易量策略，对所述微电网买家的买入策略进行优化调度，获得第一买入策略。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述根据所述非合作博弈模型对所述用户终端相应的负荷策略进行优化调度，获得第一负荷策略包括：
通过对所述负荷策略进行初始化，获取每个所述用户终端对应的第二负荷策略；
通过第一储能设备分别对每个所述用户终端对应的初始负荷量进行调整，得到每个所述用户终端对应的更新负荷量；
根据所述更新负荷量，对每个所述用户终端对应的所述第二负荷策略进行调度，获得每个所述用户终端对应的更新负荷策略；
判断每个所述用户终端对应的所述更新负荷策略是否变化；
如果不变化，则将所述更新负荷策略作为所述第一负荷策略。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据所述第一负荷策略确定微电网角色包括：
根据所述第一负荷策略，获得每个所述微电网的能量状态；
判断所述能量状态是否大于第一预设阈值；
如果大于所述第一预设阈值，则确定所述微电网角色为所述微电网卖家；
如果不大于所述第一预设阈值，则确定所述微电网角色为所述微电网买家。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据所述多主多从斯坦克伯格博弈模型对所述微电网卖家的能量交易策略进行优化调度，获得第一能量交易量策略包括：
通过对所述能量交易策略进行初始化，获取每个所述微电网卖家对应的第二能量交易策略；
通过第二储能设备分别对每个所述微电网卖家对应的初始能量交易量进行调整，得到每个所述微电网卖家对应的更新能量交易量；
根据所述更新能量交易量，对每个所述微电网卖家对应的所述第二能量交易策略进行调度，获得每个所述微电网卖家对应的更新能量交易策略；
判断每个所述微电网卖家对应的更新能量交易策略是否变化；
如果不变，则将所述更新能量交易策略作为所述第一能量交易量策略。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述根据所述多主多从斯坦克伯格博弈模型和所述第一能量交易量策略，对所述微电网买家的买入策略进行优化调度，获得第一买入策略包括：
通过对所述买入策略进行初始化，获取每个所述微电网买家对应的第二买入策略；
通过第三储能设备分别对每个所述微电网买家对应的初始买入价进行调整，得到每个所述微电网买家对应的更新买入价；
根据所述更新买入价，对每个所述微电网买家对应的所述第二买入策略进行调度，获得每个所述微电网买家对应的更新买入策略；
判断每个所述微电网买家对应的更新买入策略是否变化；
如果不变，则将所述更新买入策略作为所述第一买入策略。
第二方面，本发明实施例提供了微电网双层能量交易系统，其中，包括：
管理单元，用于获取微电网内部的用户终端，根据所述用户终端建立非合作博弈模型，并根据所述非合作博弈模型对所述用户终端相应的负荷策略进行优化调度，获得第一负荷策略；
角色确定单元，用于根据所述第一负荷策略确定微电网角色，所述微电网角色包括微电网卖家和微电网买家；
第一能源交易单元，用于在所述微电网卖家和所述微电网买家之间建立多主多从斯坦克伯格博弈模型，并根据所述多主多从斯坦克伯格博弈模型对所述微电网卖家的能量交易策略进行优化调度，获得第一能量交易量策略；
第二能源交易单元，用于根据所述多主多从斯坦克伯格博弈模型和所述第一能量交易量策略，对所述微电网买家的买入策略进行优化调度，获得第一买入策略。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述管理单元包括：
通过对所述负荷策略进行初始化，获取每个所述用户终端对应的第二负荷策略；
分别通过第一储能设备对每个所述用户终端对应的初始负荷量进行调整，得到每个所述用户终端对应的更新负荷量；
根据所述更新负荷量，对每个所述用户终端对应的所述第二负荷策略进行调度，获得每个所述用户终端对应的更新负荷策略；
判断每个所述用户终端对应的所述更新负荷策略是否变化；
如果不变化，则将所述更新负荷策略作为所述第一负荷策略。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述角色确定单元包括：
根据所述第一负荷策略，获得每个所述微电网的能量状态；
判断所述能量状态是否大于第一预设阈值；
如果大于所述第一预设阈值，则确定所述微电网角色为所述微电网卖家；
如果不大于所述第一预设阈值，则确定所述微电网角色为所述微电网买家。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述第一能源交易单元包括：
通过对所述能量交易策略进行初始化，获取每个所述微电网卖家对应的第二能量交易策略；
分别通过第二储能设备对每个所述微电网卖家对应的初始能量交易量进行调整，得到每个所述微电网卖家对应的更新能量交易量；
根据所述更新能量交易量，对每个所述微电网卖家对应的所述第二能量交易策略进行调度，获得每个所述微电网卖家对应的更新能量交易策略；
判断每个所述微电网卖家对应的更新能量交易策略是否变化；
如果不变，则将所述更新能量交易策略作为所述第一能量交易量策略。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述第二能源交易单元包括：
通过对所述买入策略进行初始化，获取每个所述微电网买家对应的第二买入策略；
分别通过第三储能设备对每个所述微电网买家对应的初始买入价进行调整，得到每个所述微电网买家对应的更新买入价；
根据所述更新买入价，对每个所述微电网买家对应的所述第二买入策略进行调度，获得每个所述微电网买家对应的更新买入策略；
判断每个所述微电网买家对应的更新买入策略是否变化；
如果不变，则将所述更新买入策略作为所述第一买入策略。
本发明提供的基于双层博弈的微电网最优和弹性能量交易方法及系统，通过获取微电网内部的用户终端，根据用户终端建立非合作博弈模型，并根据非合作博弈模型对用户终端对应的负荷策略进行优化调度，获得第一负荷策略，根据第一负荷策略确定微电网角色，微电网角色包括微电网卖家和微电网买家，在微电网卖家和微电网买家之间建立多主多从斯坦克伯格博弈模型，并根据多主多从斯坦克伯格博弈模型对微电网卖家的能量交易策略进行优化调度，获得第一能量交易量策略，根据多主多从斯坦克伯格博弈模型和第一能量交易量策略，对微电网买家的买入策略进行优化调度，获得第一买入策略。本发明提高了微电网收益和能源的利用率、共享率。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的微电网双层能量交易方法；
图2为本发明实施例一提供的微电网双层能量交易系统示意图；
图3为本发明实施例一提供的第一负荷策略获取方法流程图；
图4为本发明实施例一提供的微电网角色确定方法流程图；
图5为本发明实施例一提供的第一能量交易策略获取方法流程图；
图6为本发明实施例一提供的第一买入策略获取方法流程图；
图7为本发明实施例二提供的微电网双层能量交易系统示意图。
图标：
100-管理单元；200-角色确定单元；300-第一能源交易单元；400-第二能源交易单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
微电网作为一个自治和独立的系统，必须要保证内部运作的有效性和高效性，也要制定与其他微电网进行能量交互的策略。基于此，本发明实施例提供的基于双层博弈的微电网最优和弹性能量交易方法及系统，可以提高微电网收益和能源的利用率、共享率。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的微电网双层能量交易方法进行详细介绍。
实施例一：
图1为本发明实施例一提供的微电网双层能量交易方法。
参照图1，微电网双层能量交易方法包括如下步骤：
步骤S110，获取微电网内部的用户终端，根据用户终端建立非合作博弈模型，并根据非合作博弈模型对用户终端对应的负荷策略进行优化调度，获得第一负荷策略；
步骤S120，根据第一负荷策略确定微电网角色，微电网角色包括微电网卖家和微电网买家；
步骤S130，在微电网卖家和微电网买家之间建立多主多从斯坦克伯格博弈模型，并根据多主多从斯坦克伯格博弈模型对微电网卖家的能量交易策略进行优化调度，获得第一能量交易量策略；
步骤S140，根据多主多从斯坦克伯格博弈模型和第一能量交易量策略，对微电网买家的买入策略进行优化调度，获得第一买入策略。
具体地，用户终端为家庭用户，第一负荷策略为最优负荷策略，第一能量交易量策略为最优能量交易量策略，第一买入策略为最优买入策略，并在本专利中使用最优负荷策略、最优能量交易量策略和最优买入策略来做相关的描述。参照图2，每个微电网内有一个大型可再生能源、一个大型储能设备和很多家庭用户。微电网管理单元负责对微电网内所有电力设备进行能量管理。每个家庭有属于它自己的可再生资源和储能资源，其典型代表就是太阳能电池板和电动汽车。每个家庭安装有智能电表对内部电力设备进行管理，并与微电网管理单元进行通信。管理单元利用大型储能和可再生资源给家庭用户供电。管理单元根据家庭用户用电量调整电价，而家庭用户又根据电价调整其负荷的使用。除了微电网内部的能量管理，微电网之间也会通过能源市场进行能量交易。当微电网没有足够的能量给家庭用户供电时，它可以向其他微电网买入能量。当微电网有多余的可再生能量时，它可以把能量卖出。
针对双层的能量交易架构采用两个博弈模型。在第一层建立一个微电网内部的非合作博弈模型，家庭用户相互竞争并确定其负荷的调度使得效益最大化。微电网管理单元作为协调者，负责更新电价和提供博弈过程中需要的信息。第二层的博弈在能源市场中多个微电网之间，采用多主多从斯坦克伯格博弈，能量卖家作为主方决定能量交易量，买家作为从方根据主方决策调整能源买入价。通过控制储能设备的充放电，微电网可以弹性地调整能量交易策略来最大自身效益。
根据本发明的示例性实施例，参照图3，微电网双层能量交易方法的步骤S110中，最优负荷策略获取方法包括如下步骤：
步骤S310，通过对负荷策略进行初始化，获取每个用户终端对应的第二负荷策略；
步骤S320，通过第一储能设备分别对每个用户终端对应的初始负荷量进行调整，得到每个用户终端对应的更新负荷量；
步骤S330，根据更新负荷量，对每个用户终端对应的第二负荷策略进行调度，获得每个用户终端对应的更新负荷策略；
步骤S340，判断每个用户终端对应的更新负荷策略是否变化，如果不变化，则执行步骤S350；如果变化，则重新执行步骤S320；
步骤S350，将更新负荷策略作为最优负荷策略。
具体地，第一储能设备可以为但不限于电动汽车。在微电网内部的非合作博弈中，参与者为所有家庭用户，调度策略为家庭用户通过控制电动汽车充放电来调整负荷。
设Π＝{1,2,…,N}为一个微电网内所有家庭用户的集合，每个家庭记为 n∈Π，家庭n的总负荷如公式(1)所示：
xn＝Han-Ren+Evn,ch-Evn,dis (1)
其中：Han为家庭n电器的能量消耗；Ren为家庭n可再生能源的发电量； Evn,ch和Evn,dis分别为家庭n电动汽车充电量和放电量。
微电网管理单元根据家庭用户的负荷量调整电价p，表示为：
Figure BDA0001216608150000091
其中：pbase为基本电价，管理者可调整参数λ(λ>0)实现灵活的定价。x表示集合{xn|n∈Π}。
用Sasn,ch和Sasn,dis分别表示家庭n对电动汽车充电和放电的满意度，有：
Figure BDA0001216608150000101
Figure BDA0001216608150000102
其中：SOCn为电动汽车电池的电量(state-of-charge)；αn为常数，表示家庭用户n的偏好；ηn为电动汽车电池的寿命损耗因数。公式(3)和(4)中的对数形式被广泛用于衡量满意度。若电动汽车电池SOC变高，则充电满意度也会变高，但放电满意度会变低。因此，家庭n的效益函数可以定义为：
Un(x)＝-xnp(x)+Sasn,ch+Sasn,dis (5)
公式(5)中的右边中的第一项表示家庭n的用户负荷的总用电成本，当这个家庭仅仅对电动汽车放电时，第二项等于零，电动汽车充电时则第三项等于零。
对于家庭n∈Π，所有可能的负荷调整策略所组成的集合表示为：
Figure BDA0001216608150000103
其中：
Figure BDA0001216608150000104
为家庭n最大负荷量；
Figure BDA0001216608150000105
且
Figure BDA0001216608150000106
的绝对值是家庭n向微电网回馈能量的最大值。
家庭n负荷调度策略的最优响应表示为：
Figure BDA0001216608150000107
其中：x-n表示{x1,...,xn-1,xn+1,...,xN}。
通过管理单元将初始化后的第二负荷策略广播给其他家庭用户，以使每个家庭用户都能得知其他家庭用户的第二负荷策略；通过公式(1)得到每个用户终端对应的更新负荷量，通过公式(7)得到每个用户终端对应的更新负荷策略；再次由管理单元将更新负荷策略广播给其他家庭用户，以使每个家庭用户得知其他家庭用户的更新负荷策略，并根据更新负荷策略和电价对电动汽车的充放电进行控制，调整负荷量，进而调整负荷策略；以此循环，直到每个家庭用户的更新负荷策略不再变化，即每个家庭用户均获得了最优效益。
根据本发明的示例性实施例，参照图4，微电网双层能量交易方法的步骤S120中，根据最优负荷策略确定微电网角色包括如下步骤：
步骤S410，根据最优负荷策略，获得每个微电网的能量状态；
步骤S420，判断能量状态是否大于第一预设阈值，如果大于第一预设阈值，则执行步骤S431；如果不大于第一预设阈值，则执行步骤S432；
步骤S431，确定微电网角色为微电网卖家；
步骤S432，确定微电网角色为微电网买家。
具体地，第一预设阈值为0。在能源市场中，每个微电网作为能量卖家或买家的角色取决于微电网内部博弈的结果，即最优负荷策略。在一个给定的时段内，设Ω＝{1,2,…,M}为能源市场中所有微电网的集合。微电网m∈Ω的能量状态表示为：
Figure BDA0001216608150000111
其中：REm为微电网m可再生能源总发电量；HAm为微电网m家庭电器的总能量消耗；
Figure BDA0001216608150000112
和
Figure BDA0001216608150000113
分别为微电网m电动汽车总充电量和放电量。若 Qm>0，微电网是卖家，把多余的能量卖给买家。若Qm<0，微电网是买家，需要额外向卖家购买能量。设Ωb和Ωs分别为买家集合和卖家集合。特别地， HAm，
Figure BDA0001216608150000114
和
Figure BDA0001216608150000115
取决于微电网m内部的博弈结果。
根据本发明的示例性实施例，参照图5，微电网双层能量交易方法的步骤S130中，最优能量交易量策略的获取方法包括如下步骤：
步骤S510，通过对能量交易策略进行初始化，获取每个微电网卖家对应的第二能量交易策略；
步骤S520，通过第二储能设备分别对每个微电网卖家对应的初始能量交易量进行调整，得到每个微电网卖家对应的更新能量交易量；
步骤S530，根据更新能量交易量，对每个微电网卖家对应的第二能量交易策略进行调度，获得每个微电网卖家对应的更新能量交易策略；
步骤S540，判断每个微电网卖家对应的更新能量交易策略是否变化，如果不变，则执行步骤S550；如果变化，则重新执行步骤S520；
步骤S550，将更新能量交易策略作为最优能量交易量策略。
具体地，第二储能设备为微电网卖家的储能设备。
根据本发明的示例性实施例，参照图6，最优买入策略的获取方法包括如下步骤：
步骤S610，通过对买入策略进行初始化，获取每个微电网买家对应的第二买入策略；
步骤S620，通过第三储能设备分别对每个微电网买家对应的初始买入价进行调整，得到每个微电网买家对应的更新买入价；
步骤S630，根据更新买入价，对每个微电网买家对应的第二买入策略进行调度，获得每个微电网买家对应的更新买入策略；
步骤S640，判断每个微电网买家对应的更新买入策略是否变化，如果不变，则执行步骤S650；如果变化，则重新执行步骤S620；
步骤S650，将更新买入策略作为最优买入策略。
具体地，在微电网之间采用多主多从斯坦克伯格博弈，有参与者为微电网卖家Ωs作为主方，微电网买家Ωb作为从方；策略为微电网卖家控制储能设备充电量
Figure BDA0001216608150000121
从而调整在能源市场中的能量供给，即更新能量交易策略，微电网买家调整其购入能量的单价ci，即更新买入策略。
为了公平合理地分配买卖方的能量交易量，采用按比例共享原则，即每个微电网买家获得的能量与其买入价成比例关系，而微电网卖家获得的收益与其提供的能量成比例关系。故微电网买家i∈Ωb获得的能量表示为：
Figure BDA0001216608150000131
其中：ci为微电网买家i购入能量的单价；Ej为微电网卖家j∈Ωs卖出的能量。
在能量交易机制中，微电网可以通过控制储能设备的充放电，灵活地调整能量供给(作为微电网卖家时)或能量需求(作为微电网买家时)。微电网买家可以对储能设备进行放电，从而减少购入能量的成本。微电网卖家可以对储能设备进行充电，把多余的能量存储起来用于以后家庭负荷供电。于是微电网买家i∈Ωb的效益函数为：
Figure BDA0001216608150000132
其中：εi表示与储能设备相关的常数；
Figure BDA0001216608150000133
为微电网买家i储能设备的放电量；
Figure BDA0001216608150000134
表示储能设备的电量。公式(10)中，等式右边第一项表示购入能量的成本，第二项表示对储能系统放电的成本。微电网卖家j∈Ωs的效益函数为：
Figure BDA0001216608150000135
其中：
Figure BDA0001216608150000136
Figure BDA0001216608150000137
为微电网卖家j储能设备的充电量；γj表示与微电网卖家j满意度相关的常数。公式(11)中，等式右边第一项表示售出能量
Figure BDA0001216608150000138
的收益，第二项表示对储能系统充电的满意度。
对于微电网卖家j，所有可能的储能设备充电量调整策略所组成的集合表示为：
Figure BDA0001216608150000139
其中：
Figure BDA00012166081500001310
和
Figure BDA00012166081500001311
分别为微电网卖家j的最小和最大的储能设备充电量。
对于微电网买家i，所有可能的买价调整策略所组成的集合表示为：
Figure BDA0001216608150000141
其中：
Figure BDA0001216608150000142
和
Figure BDA0001216608150000143
分别为微电网买家i的最小和最大的买家。
在微电网买家之间的博弈中，微电网买家相互竞争，并根据式(14)获得其最优买入策略：
Figure BDA0001216608150000144
其中：c-i表示
Figure BDA0001216608150000145
故微电网买家之间的博弈是非合作博弈。此外，在卖家侧，每个微电网卖家根据式(15)独立地确定最优策略，即最优能量交易策略：
Figure BDA0001216608150000146
其中：
Figure BDA0001216608150000147
表示
Figure BDA0001216608150000148
每当微电网卖家更新了能量供给量，微电网买家就要求解其最优的能量买入价，也就是说每当微电网卖家更新能量交易策略，微电网买家就要相应的更新买入策略。
通过能源交易市场将初始化后的第二能量交易策略广播给其他微电网卖家和微电网买家；通过第二储能设备控制能量交易量，进而调整能量交易策略，通过公式(15)得到每个微电网卖家的更新能量交易策略；再次通过能源交易市场将更新能量交易策略广播给其他微电网卖家，以使每个微电网卖家不断更新各自的能量交易策略，直到更新能量交易策略不再变化，即每个微电网卖家均获得了最优效益。
通过能源交易市场将初始化后的第二买入策略广播给其他微电网买家；通过控制第三储能设备进行放电，从而减少购入能量的成本，调整买入价，通过公式(14)得到每个微电网买家的更新买入策略；再次通过能源交易市场将更新买入策略广播给其他微电网买家，以使每个微电网买家不断更新各自的买入策略，直到更新买入策略不再变化，即每个微电网买家均获得了最优效益。
本发明提供的微电网双层能量交易方法，通过获取微电网内部的用户终端，根据用户终端建立非合作博弈模型，并根据非合作博弈模型对用户终端对应的负荷策略进行优化调度，获得最优负荷策略，根据最优负荷策略确定微电网角色，微电网角色包括微电网卖家和微电网买家，在微电网卖家和微电网买家之间建立多主多从斯坦克伯格博弈模型，并根据多主多从斯坦克伯格博弈模型对微电网卖家的能量交易策略进行优化调度，获得最优能量交易量策略，根据多主多从斯坦克伯格博弈模型和最优能量交易量策略，对微电网买家的买入策略进行优化调度，获得最优买入策略。本发明提高了微电网收益和能源的利用率、共享率。
实施例二：
图7为本发明实施例二提供的微电网双层能量交易系统示意图。
参照图7，微电网双层能量交易系统包括管理单元100、角色确定单元 200、第一能源交易单元300和第二能源交易单元400；
管理单元100，用于获取微电网内部的用户终端，根据用户终端建立非合作博弈模型，并根据非合作博弈模型对用户终端相应的负荷策略进行优化调度，获得第一负荷策略；
角色确定单元200，用于根据第一负荷策略确定微电网角色，微电网角色包括微电网卖家和微电网买家；
第一能源交易单元300，用于在微电网卖家和微电网买家之间建立多主多从斯坦克伯格博弈模型，并根据多主多从斯坦克伯格博弈模型对微电网卖家的能量交易策略进行优化调度，获得第一能量交易量策略；
第二能源交易单元400，用于根据多主多从斯坦克伯格博弈模型和第一能量交易量策略，对微电网买家的买入策略进行优化调度，获得第一买入策略。
根据本发明的示例性实施例，管理单元100包括：
通过对负荷策略进行初始化，获取每个用户终端对应的第二负荷策略；
分别通过第一储能设备对每个用户终端对应的初始负荷量进行调整，得到每个用户终端对应的更新负荷量；
根据更新负荷量，对每个用户终端对应的第二负荷策略进行调度，获得每个用户终端对应的更新负荷策略；
判断每个用户终端对应的更新负荷策略是否变化；
如果不变化，则将更新负荷策略作为第一负荷策略。
根据本发明的示例性实施例，角色确定单元200包括：
根据第一负荷策略，获得每个微电网的能量状态；
判断能量状态是否大于第一预设阈值；
如果大于第一预设阈值，则确定微电网角色为微电网卖家；
如果不大于第一预设阈值，则确定微电网角色为微电网买家。
根据本发明的示例性实施例，第一能源交易单元300包括：
通过对能量交易策略进行初始化，获取每个微电网卖家对应的第二能量交易策略；
分别通过第二储能设备对每个微电网卖家对应的初始能量交易量进行调整，得到每个微电网卖家对应的更新能量交易量；
根据更新能量交易量，对每个微电网卖家对应的第二能量交易策略进行调度，获得每个微电网卖家对应的更新能量交易策略；
判断每个微电网卖家对应的更新能量交易策略是否变化；
如果不变，则将更新能量交易策略作为第一能量交易量策略。
根据本发明的示例性实施例，第二能源交易单元400包括：
通过对买入策略进行初始化，获取每个微电网买家对应的第二买入策略；
分别通过第三储能设备对每个微电网买家对应的初始买入价进行调整，得到每个微电网买家对应的更新买入价；
根据更新买入价，对每个微电网买家对应的第二买入策略进行调度，获得每个微电网买家对应的更新买入策略；
判断每个微电网买家对应的更新买入策略是否变化；
如果不变，则将更新买入策略作为第一买入策略。
具体的，第一负荷策略为最优负荷策略，第一能量交易量策略为最优能量交易量策略，第一买入策略为最优买入策略。
本发明提供的微电网双层能量交易系统，包括管理单元、角色确定单元、第一能源交易单元和第二能源交易单元，通过获取微电网内部的用户终端，根据用户终端建立非合作博弈模型，并根据非合作博弈模型对用户终端对应的负荷策略进行优化调度，获得第一负荷策略，根据第一负荷策略确定微电网角色，微电网角色包括微电网卖家和微电网买家，在微电网卖家和微电网买家之间建立多主多从斯坦克伯格博弈模型，并根据多主多从斯坦克伯格博弈模型对微电网卖家的能量交易策略进行优化调度，获得第一能量交易量策略，根据多主多从斯坦克伯格博弈模型和第一能量交易量策略，对微电网买家的买入策略进行优化调度，获得第一买入策略。本发明提高了微电网收益和能源的利用率、共享率。
本发明提供的基于双层博弈的微电网最优和弹性能量交易方法及系统，采用双层博弈方法实现面向微电网的最优和弹性能量交易，通过第一层能量交易在微电网内部多个家庭用户之间，为此，建立非合作博弈模型使得家庭用户向微电网管理单元购买能源过程中优化其负荷调度；第二层能量交易发生在能源市场中多个微电网之间。微电网根据第一次博弈的结果确定其能源买卖的角色，并可以通过控制储能设备的充放电弹性地调整能量交易策略。本发明可以有效地提高绿色能源的利用率。
本发明实施例所提供的基于双层博弈的微电网最优和弹性能量交易方法及系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种微电网双层能量交易方法，其特征在于，包括：
获取微电网内部的用户终端，根据所述用户终端建立非合作博弈模型，并根据所述非合作博弈模型对所述用户终端对应的负荷策略进行优化调度，获得第一负荷策略；
根据所述第一负荷策略确定微电网角色，所述微电网角色包括微电网卖家和微电网买家；
在所述微电网卖家和所述微电网买家之间建立多主多从斯坦克伯格博弈模型，并根据所述多主多从斯坦克伯格博弈模型对所述微电网卖家的能量交易策略进行优化调度，获得第一能量交易量策略；
根据所述多主多从斯坦克伯格博弈模型和所述第一能量交易量策略，对所述微电网买家的买入策略进行优化调度，获得第一买入策略；
所述根据所述第一负荷策略确定微电网角色包括：
根据所述第一负荷策略，获得每个所述微电网的能量状态；
判断所述能量状态是否大于第一预设阈值；
如果大于所述第一预设阈值，则确定所述微电网角色为所述微电网卖家；
如果不大于所述第一预设阈值，则确定所述微电网角色为所述微电网买家。
2.根据权利要求1所述的微电网双层能量交易方法，其特征在于，所述根据所述非合作博弈模型对所述用户终端相应的负荷策略进行优化调度，获得第一负荷策略包括：
通过对所述负荷策略进行初始化，获取每个所述用户终端对应的第二负荷策略；
通过第一储能设备分别对每个所述用户终端对应的初始负荷量进行调整，得到每个所述用户终端对应的更新负荷量；
根据所述更新负荷量，对每个所述用户终端对应的所述第二负荷策略进行调度，获得每个所述用户终端对应的更新负荷策略；
判断每个所述用户终端对应的所述更新负荷策略是否变化；
如果不变化，则将所述更新负荷策略作为所述第一负荷策略。
3.根据权利要求1所述的微电网双层能量交易方法，其特征在于，所述根据所述多主多从斯坦克伯格博弈模型对所述微电网卖家的能量交易策略进行优化调度，获得第一能量交易量策略包括：
通过对所述能量交易策略进行初始化，获取每个所述微电网卖家对应的第二能量交易策略；
通过第二储能设备分别对每个所述微电网卖家对应的初始能量交易量进行调整，得到每个所述微电网卖家对应的更新能量交易量；
根据所述更新能量交易量，对每个所述微电网卖家对应的所述第二能量交易策略进行调度，获得每个所述微电网卖家对应的更新能量交易策略；
判断每个所述微电网卖家对应的更新能量交易策略是否变化；
如果不变，则将所述更新能量交易策略作为所述第一能量交易量策略。
4.根据权利要求1所述的微电网双层能量交易方法，其特征在于，所述根据所述多主多从斯坦克伯格博弈模型和所述第一能量交易量策略，对所述微电网买家的买入策略进行优化调度，获得第一买入策略包括：
通过对所述买入策略进行初始化，获取每个所述微电网买家对应的第二买入策略；
通过第三储能设备分别对每个所述微电网买家对应的初始买入价进行调整，得到每个所述微电网买家对应的更新买入价；
根据所述更新买入价，对每个所述微电网买家对应的所述第二买入策略进行调度，获得每个所述微电网买家对应的更新买入策略；
判断每个所述微电网买家对应的更新买入策略是否变化；
如果不变，则将所述更新买入策略作为所述第一买入策略。
5.一种微电网双层能量交易系统，其特征在于，包括：
管理单元，用于获取微电网内部的用户终端，根据所述用户终端建立非合作博弈模型，并根据所述非合作博弈模型对所述用户终端相应的负荷策略进行优化调度，获得第一负荷策略；
角色确定单元，用于根据所述第一负荷策略确定微电网角色，所述微电网角色包括微电网卖家和微电网买家；
第一能源交易单元，用于在所述微电网卖家和所述微电网买家之间建立多主多从斯坦克伯格博弈模型，并根据所述多主多从斯坦克伯格博弈模型对所述微电网卖家的能量交易策略进行优化调度，获得第一能量交易量策略；
第二能源交易单元，用于根据所述多主多从斯坦克伯格博弈模型和所述第一能量交易量策略，对所述微电网买家的买入策略进行优化调度，获得第一买入策略；
所述角色确定单元包括：
根据所述第一负荷策略，获得每个所述微电网的能量状态；
判断所述能量状态是否大于第一预设阈值；
如果大于所述第一预设阈值，则确定所述微电网角色为所述微电网卖家；
如果不大于所述第一预设阈值，则确定所述微电网角色为所述微电网买家。
6.根据权利要求5所述的微电网双层能量交易系统，其特征在于，所述管理单元包括：
通过对所述负荷策略进行初始化，获取每个所述用户终端对应的第二负荷策略；
分别通过第一储能设备对每个所述用户终端对应的初始负荷量进行调整，得到每个所述用户终端对应的更新负荷量；
根据所述更新负荷量，对每个所述用户终端对应的所述第二负荷策略进行调度，获得每个所述用户终端对应的更新负荷策略；
判断每个所述用户终端对应的所述更新负荷策略是否变化；
如果不变化，则将所述更新负荷策略作为所述第一负荷策略。
7.根据权利要求5所述的微电网双层能量交易系统，其特征在于，所述第一能源交易单元包括：
通过对所述能量交易策略进行初始化，获取每个所述微电网卖家对应的第二能量交易策略；
分别通过第二储能设备对每个所述微电网卖家对应的初始能量交易量进行调整，得到每个所述微电网卖家对应的更新能量交易量；
根据所述更新能量交易量，对每个所述微电网卖家对应的所述第二能量交易策略进行调度，获得每个所述微电网卖家对应的更新能量交易策略；
判断每个所述微电网卖家对应的更新能量交易策略是否变化；
如果不变，则将所述更新能量交易策略作为所述第一能量交易量策略。
8.根据权利要求5所述的微电网双层能量交易系统，其特征在于，所述第二能源交易单元包括：
通过对所述买入策略进行初始化，获取每个所述微电网买家对应的第二买入策略；
分别通过第三储能设备对每个所述微电网买家对应的初始买入价进行调整，得到每个所述微电网买家对应的更新买入价；
根据所述更新买入价，对每个所述微电网买家对应的所述第二买入策略进行调度，获得每个所述微电网买家对应的更新买入策略；
判断每个所述微电网买家对应的更新买入策略是否变化；
如果不变，则将所述更新买入策略作为所述第一买入策略。
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