CN111952967A - 一种多微电网系统停电故障恢复方法、系统及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多微电网系统停电故障恢复方法、系统及设备，本发明通过建立停电故障下的多微电网系统模型，并判断多微电网系统模型中是否存在满足合作博弈条件的微电网联盟，从微电网中挑选出有足够的驱动力进行主动合作的微电网联盟，从而提高微电网联盟的稳定性；通过建立多微电网合作博弈模型，使得微电网联盟以合作的形式对负荷进行供电，利用Shapley值对供电的额外收益进行分配，根据收益的分配判断微电网联盟的稳定性，若不稳定，则重新对收益进行分配，保证微电网联盟的稳定性。本发明实施例考虑了停电恢复期间各微电网进行合作博弈条件的条件和合作后产生收益的分配机制，促进各微电网之间的合作，提升了多微电网系统运行安全性和可靠性。

Description

一种多微电网系统停电故障恢复方法、系统及设备
技术领域
本发明涉及电力领域，尤其涉及一种多微电网系统停电故障恢复方法、系统及设备。
背景技术
微电网不仅能够实现对分布式新能源的有效利用和灵活管控，解决边远地区的供电难题，还能在配电网停电情况下保证内部及周边重要负荷的持续供电，提升配电网应对极端自然灾害的能力。随着微电网技术的发展，在一个配电网区域，有可能会出现多个临近的微电网，构成一个多微电网系统。上级配电网由于灾害等原因停电时，多微电网系统失去上级配电网的电能支持，各微电网之间有可能主动形成合作，实现合作区域内储能等资源的优化利用，以保障重要负荷供电。
合作博弈是一种研究多主体之间合作的常用方法，适合用于研究灾后恢复期间微电网进行合作的条件和合作后产生收益的分配问题。目前合作博弈在微电网的相关研究中，已经有较为广泛的应用；根据灾后恢复期间多微电网之间蕴藏的合作博弈关系，可以建立基于合作博弈的多微电网系统灾后恢复决策模型，提升多微网系统运行的经济性和安全性。
然而，目前在采用合作博弈的方式对多微电网系统灾后进行恢复时，却没有考虑灾后恢复期间各微电网进行合作的条件和合作后产生收益的分配机制，导致以合作博弈的方式对多微电网系统灾后进行恢复时微电网之间的合作不稳定，微电网之间的合作可能随时瓦解，从而无法保障重要负荷的供电，降低微电网系统的运行稳定性。
综上所述，现有技术中没有考虑灾后恢复期间各微电网进行合作博弈条件的条件和合作后产生收益的分配机制，导致微电网之间的合作可能随时瓦解，存在着降低微电网系统运行的稳定性的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种多微电网系统停电故障恢复方法、系统及设备，用于解决现有技术中没有考虑灾后恢复期间各微电网进行合作博弈条件的条件和合作后产生收益的分配机制，导致微电网之间的合作可能随时瓦解，存在着降低微电网系统运行的稳定性的技术问题。
本发明提供的一种多微电网系统停电故障恢复方法，包括以下步骤：
获取各个微电网的参数，根据各个所述微电网的参数建立停电故障下的多微电网系统模型；
获取停电故障的持续时间，基于所述停电故障的持续时间以及所述多微电网系统模型判断所述多微电网系统模型中是否存在满足合作博弈条件的微电网联盟；
若存在，在所述满足合作博弈条件的微电网联盟的基础上建立多微电网合作博弈模型，令所述多微电网合作博弈模型中的微电网联盟以合作的形式对负荷进行供电；
计算所述多微电网合作博弈模型对负荷进行供电的额外收益，利用shapely值对所述供电的额外收益进行分配，验证所述额外收益的分配是否为稳定分配；
若所述额外收益的分配为稳定分配，则所述微电网联盟继续合作对负荷进行供电；若所述额外收益的分配并非稳定分配，则所述微电网联盟无法继续合作对负荷进行供电，求解所述额外收益的稳定分配中离shapely值最近的一个点，利用该点重新对各个微电网的额外收益进行分配，使得所述微电网联盟继续合作对负荷进行供电。
优选的，所述各个微电网的参数包括：微电网i中全部储能的可持续放电容量Esi、微电网i中全部储能的最大出力Psi以及微电网i各个负荷的功率Pi。
优选的，所述多微电网系统模型将微电网i的每个负荷根据重要程度由高到低划分成Mi个等级，得到微电网每个负荷的重要等级；第一级负荷的功率为Pi1，其单位电量折合停电损失为γi1；第二级负荷功率为Pi2，其单位电量折合停电损失γi2；第k级负荷的功率为Pik，其单位电量折合停电损失γik；最后一级负荷的功率为
Figure BDA0002627455630000024
其单位电量折合停电损失为
Figure BDA0002627455630000023
其中，
Figure BDA0002627455630000022
Figure BDA0002627455630000021
优选的，判断所述多微电网系统模型中是否存在满足合作博弈条件的微电网联盟的具体过程为：
判断多微电网系统模型中的微电网i和微电网j是否满足合作能够产生额外收益的条件：
若微电网i和微电网j满足合作能够产生额外收益的条件，则微电网i和微电网j满足合作博弈条件，微电网i和微电网j为微电网联盟。
优选的，所述多微电网合作博弈模型中的微电网联盟以合作的形式对负荷进行供电时，优先对微电网i中重要等级最高的负荷进行供电。
优选的，所述微电网联盟的特征函数为：
Figure BDA0002627455630000031
Figure BDA0002627455630000032
Figure BDA0002627455630000033
0≤P′ik≤Pik,0≤Tik≤T
其中，C为微电网联盟，Tik为微电网i中第k级负荷得到的供电时间，T为停电故障的持续时间，P′ik为各个重要等级的负荷被得到供电的功率；V()表示特征函数，V(φ)＝0；Esi为微电网i中全部储能的可持续放电容量、Psi为微电网i中全部储能的最大出力，Pik为微电网i的第k级负荷的功率，其单位电量折合停电损失为γik，Mi为将微电网i每个负荷的重要等级；
多微电网合作博弈模型表示为：
G＝<C,V>
其中，G表示多微电网合作博弈模型。
优选的，利用shapely值对所述供电的额外收益进行分配的具体公式为：
Figure BDA0002627455630000034
式中：
Figure BDA0002627455630000035
表示微电网i所分配到的额外收益，|C|表示微电网联盟C所含微电网的个数；C\{i}表示从微电网联盟C中删除微电网i后的集合，N为多微电网系统模型中的全体微电网的集合，N＝{1,2,…,n}。
优选的，验证所述额外收益的分配是否为稳定分配的具体过程为：
验证额外收益的分配是否满足以下条件：
Figure BDA0002627455630000041
若满足，则额外收益的分配为稳定分配，则微电网联盟继续合作对负荷进行供电；若不满足，则额外收益的分配并非稳定分配，则微电网联盟无法继续合作对负荷进行供电，则求解公式
Figure BDA0002627455630000042
的可行域，求可行域里离Shapley值距离最近的一个点，利用该点重新对额外收益进行分配，计算公式如下：
Figure BDA0002627455630000043
Figure BDA0002627455630000044
式中：
Figure BDA0002627455630000045
为微电网i根据Shapley值分配到的额外收益，
Figure BDA0002627455630000046
是重新分配后得到的额外收益，满足稳定分配的条件，使得微电网联盟继续合作对负荷进行供电。
一种多微电网系统停电故障恢复系统，包括多微电网系统模型模块、微电网联盟搜寻模块、多微电网合作博弈模型模块、额外收益计算模块以及额外收益分配模块；
所述多微电网系统模型模块用于获取各个微电网的参数，根据所述各个微电网的参数建立停电故障下的多微电网系统模型；
所述微电网联盟搜寻模块用于获取停电故障的持续时间，基于所述停电故障的持续时间以及所述多微电网系统模型判断所述多微电网系统模型中是否存在满足合作博弈条件的微电网联盟；
所述多微电网合作博弈模型模块用于在所述满足合作博弈条件的微电网联盟的基础上建立多微电网合作博弈模型，令所述多微电网合作博弈模型中的微电网联盟以合作的形式对负荷进行供电；
所述额外收益计算模块用于计算所述多微电网合作博弈模型对负荷进行供电的额外收益；
所述额外收益分配模块用于利用shapely值对所述供电的额外收益进行分配，验证所述额外收益的分配是否为稳定分配；若所述额外收益的分配为稳定分配，则所述微电网联盟继续合作对负荷进行供电；若所述额外收益的分配并非稳定分配，则所述微电网联盟无法继续合作对负荷进行供电，求解所述额外收益的稳定分配中离shapely值最近的一个点，利用该点重新对各个微电网的额外收益进行分配，使得所述微电网联盟继续合作对负荷进行供电。
一种多微电网系统停电故障恢复设备，包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行上述的一种多微电网系统停电故障恢复方法。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例通过建立停电故障下的多微电网系统模型，并判断所述多微电网系统模型中是否存在满足合作博弈条件的微电网联盟，从微电网中挑选出有足够的驱动力进行主动合作的微电网联盟，从而提高微电网联盟的稳定性，在满足合作博弈条件的微电网联盟的基础上建立多微电网合作博弈模型，使得微电网联盟以合作的形式对负荷进行供电，计算供电的额外收益并利用Shapley值对额外收益进行分配，保证收益分配的公平性；根据收益的分配判断微电网联盟的稳定性，若不稳定，则重新对收益进行分配，保证微电网联盟的稳定性。本发明实施例考虑了停电恢复期间各微电网进行合作博弈条件的条件和合作后产生收益的分配机制，促进各微电网之间的合作，进而提升多微电网系统运行安全性和可靠性，保障负荷在停电期间的供电，降低停电对多微电网系统运行所造成的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种多微电网系统停电故障恢复方法、系统及设备的方法流程图。
图2为本发明实施例提供的一种多微电网系统停电故障恢复方法、系统及设备的系统框架图。
图3为本发明实施例提供的一种多微电网系统停电故障恢复方法、系统及设备的设备框架图。
图4为本发明实施例提供的一种多微电网系统停电故障恢复方法、系统及设备的包含有三个微电网系统的多微网系统结构图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种多微电网系统停电故障恢复方法、系统及设备，用于解决现有技术中没有考虑灾后恢复期间各微电网进行合作博弈条件的条件和合作后产生收益的分配机制，导致微电网之间的合作可能随时瓦解，存在着降低微电网系统运行的稳定性的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的本发明实施例提供的一种多微电网系统停电故障恢复方法、系统及设备的方法流程图。
如图1所示，本发明提供的一种多微电网系统停电故障恢复方法，包括以下步骤：
从电力系统后台服务器中获取各个微电网的参数，根据获取到的各个微电网的参数，建立停电故障下的多微电网系统模型；需要进一步说明的是，在正常情况下，连接在同一条馈线末端的多微电网系统与上级配电网并网运行。上级配电网发生故障导致停电时，上级配电网不能再为多微电网系统提供电能。此时，微电网可以离网运行，微电网中的储能和分布式电源继续为负荷供电。本实施例考虑台风等恶劣灾后情形下的停电故障，在恶劣灾后情形下，各微网的光伏等分布式电源也大概率损坏，因此，在本实施例中认为电网内部分布式电源出力为0，微电网仅依靠储能为微电网供电。
获取停电故障的持续时间，基于停电故障的持续时间以及多微电网系统模型判断多微电网系统模型中是否存在满足合作博弈条件的微电网，将满足合作博弈条件的微电网组建成微电网联盟；
需要进一步说明的是，在停电故障的回复期间，多微电网系统模型的初始状态为各微电网之间不存在合作，如果微电网形成合作的收益与微电网完全不合作对应的收益和相等，那么，各微电网显然没有足够的驱动力主动形成合作。因此，需要通过判断多微电网系统模型中是否存在满足合作博弈条件的微电网，从而挑选出有足够的驱动力进行主动合作的微电网来组建微电网联盟，从而提高微电网联盟的稳定性。
若存在，在满足合作博弈条件的微电网联盟的基础上建立多微电网合作博弈模型，令多微电网合作博弈模型中的微电网联盟以合作的形式对负荷进行供电，多微电网合作博弈模型通过统筹优化配置微电网联盟的储能为负荷供电的时间，从而使得微电网联盟的停电损失最小；
计算多微电网合作博弈模型对负荷进行供电的额外收益，为了保证对产生的额外收益进行分配的公平性，根据平均边际效应进行对额外收益记性分配，即利用shapely值对供电的额外收益进行分配，利用Shapley值进行分配保证了分配的公平性，但却未必能保证分配的稳定性，即微电网联盟存在瓦解的可能，为了保证每个微电网能够获得不少于它自身采取其他各种联盟方式所能获得的收益，在额外收益分配完成后，进一步验证额外收益的分配是否为稳定分配；
若额外收益的分配为稳定分配，则微电网联盟继续合作对负荷进行供电；若额外收益的分配并非稳定分配，则微电网联盟无法继续合作对负荷进行供电，求解额外收益的稳定分配中离shapely值最近的一个点，利用该点重新对各个微电网的额外收益进行分配，由于该点对微电网的额外收益进行分配为稳定分配，因此能够使得微电网联盟继续合作对负荷进行供电。
实施例2
如图1所示，本发明提供的一种多微电网系统停电故障恢复方法，包括以下步骤：
在正常情况下，连接在同一条馈线末端的多微电网系统与上级配电网并网运行。上级配电网发生故障导致停电时，上级配电网不能再为多微电网系统提供电能。此时，微电网可以离网运行，微电网中的储能和分布式电源继续为负荷供电。本实施例考虑台风等恶劣灾后情形下的停电故障，在恶劣灾后情形下，各微网的光伏等分布式电源也大概率损坏，因此，在本实施例中认为电网内部分布式电源出力为0，微电网仅依靠储能为微电网供电。
从电力系统后台服务器中获取各个微电网的参数，微电网的参数包括：微电网i中全部储能的可持续放电容量Esi、微电网i中全部储能的最大出力Psi以及微电网i各个负荷的功率Pi；根据获取到的各个微电网的参数，建立停电故障下的多微电网系统模型；
需要进一步说明的是，在所述多微电网系统模型中，将微电网i的每个负荷根据重要程度由高到低划分成Mi个等级，重要程度即对每个负荷对供电可靠性的要求和中断供电对经济所造成损失或影响的程度，从而得到微电网每个负荷的重要等级；第一级负荷的功率为Pi1，其单位电量折合停电损失为γi1；第二级负荷功率为Pi2，其单位电量折合停电损失γi2；第k级负荷的功率为Pik，其单位电量折合停电损失γik；最后一级负荷的功率为PiMi，其单位电量折合停电损失为
Figure BDA0002627455630000081
其中，
Figure BDA0002627455630000082
当微电网的储能不能满足微电网内全体负荷的供电需求时，优先保障各微电网中重要等级最高的负荷的供电，其中，重要等级由γik进行表征。
获取停电故障的持续时间T，基于停电故障的持续时间T以及多微电网系统模型判断多微电网系统模型中是否存在满足合作博弈条件的微电网，将满足合作博弈条件的微电网组建成微电网联盟；
需要进一步说明的是，在停电故障的回复期间，多微电网系统模型的初始状态为各微电网之间不存在合作，如果微电网形成合作的收益与微电网完全不合作对应的收益和相等，那么，各微电网显然没有足够的驱动力主动形成合作。因此，需要通过判断多微电网系统模型中是否存在满足合作博弈条件的微电网，从而挑选出有足够的驱动力进行主动合作的微电网来组建微电网联盟，从而提高微电网联盟的稳定性。
在多微电网系统模型中，将全体微电网的集合定义为N＝{1,2,…,n}，对于N中的每一个微电网联盟C，微电网联盟C的收益特征函数定义为
Figure BDA0002627455630000091
其中，C为微电网联盟，Tik为微电网i中第k级负荷得到的供电时间，T为停电故障的持续时间，P′ik为各个重要等级的负荷被得到供电的功率；V()表示特征函数，V(φ)＝0；
假设存在微电网联盟C和微电网联盟S，其对应的特征函数(1)的最优解分别记为TC和TS，TC∪TS是微电网联盟{C,S}的特征函数(1)的一组可行解，肯定小于等于其最优解。各个微电网形成合作要么产生额外收益，要么与原有合作方式下收益和相同，但这并不能保证多微电网一定能形成微电网联盟；因此，需要判断多微电网系统模型中是否存在满足合作能够产生额外收益的条件：若微电网i和微电网j满足合作能够产生额外收益的条件，则微电网i和微电网j满足合作博弈条件，微电网i和微电网j为微电网联盟，具体过程如下：
①当各微电网的储能和全部储能的最大出力都能够满足自身需求时，各微电网显然不会合作。即任意两个微电网i和j,i≠j,
Figure BDA0002627455630000092
的参数满足式(2)所示条件时，进行合作不会产生额外收益，它们不会合作。
Figure BDA0002627455630000101
Figure BDA0002627455630000102
其中，Esj微电网j中全部储能的可持续放电容量、Pjk微电网j第k级负荷的功率；Mj微电网j负荷的重要等级。
②当各微电网中全部储能的最大出力大于所有负荷之和，但全部储能的持续放电容量不足以提供给所有负荷时，即微电网i和j的参数满足式(4)时，两个停电后的微电网不会合作。
Figure BDA0002627455630000103
式中，
Figure BDA0002627455630000104
是微电网i中第mi阶负荷的单位电量折合停电损失，
Figure BDA0002627455630000105
是微电网j中第mj阶负荷的单位电量折合停电损失，其中，mi和mj由式(5)和(6)计算得到：
mi＝mi0+1 (5)
mj＝mj0+1 (6)
其中，mi0和mj0由式(7)和(8)决定：
Figure BDA0002627455630000106
Figure BDA0002627455630000111
式中，
Pi0＝Pj0＝0 (9)
Figure BDA0002627455630000112
③当全部储能的最大出力不能满足全部负荷需求，但微电网全部储能的持续放电容量能够满足需求时，若要两微电网不合作，微电网的参数同样需要满足式(4)，但其中的mi0和mj0由(11)和(12)计算得到。
Figure BDA0002627455630000113
Figure BDA0002627455630000114
④当全部储能的最大出力和全部储能可持续放电容量都不能满足负荷需求时，若要两微电网不合作，微电网的参数同样需要满足式(4)，但其中的mi0和mj0由(13)和(14)计算得到。
Figure BDA0002627455630000121
其中，
Psei＝min{Psoi,Psi} (15)
Psej＝min{Psoj,Psj} (16)
其中，Psj为微电网j中全部储能的最大出力，对第二种情况来说，Psoi<Psi，所以公式(7)和(8)中的参数是Psoi；对第三种情况来说，Psi<Psoi，所以(11)和(12)中选择的参数是Psi。综上所述，第二三四种情况的不合作条件可以统一表示成一种形式，即联立式(4)～(6)，(13)～(16)。当微电网的参数不满足式(4)～(6)，(13)～(16)时，也就是各微电网不具有异构性时，微电网i和微电网j满足合作能够产生额外收益，即微电网满足合作博弈条件，将满足合作博弈条件的微电网组建成微电网联盟。
在满足合作博弈条件的微电网联盟的基础上建立多微电网合作博弈模型，令多微电网合作博弈模型中的微电网联盟以合作的形式对负荷进行供电，多微电网合作博弈模型通过统筹优化配置微电网联盟的储能为负荷供电的时间，从而使得微电网联盟的停电损失最小；
其中，多微电网合作博弈模型表示为：
G＝<C,V> (17)
G表示多微电网合作博弈模型。
计算多微电网合作博弈模型对负荷进行供电的额外收益，为了保证对产生的额外收益进行分配的公平性，根据平均边际效应进行对额外收益记性分配，即利用shapely值对供电的额外收益进行分配，利用Shapley值进行分配保证了分配的公平性，但却未必能保证分配的稳定性，即微电网联盟存在瓦解的可能，为了保证每个微电网能够获得不少于它自身采取其他各种联盟方式所能获得的收益，在额外收益分配完成后，进一步验证额外收益的分配是否为稳定分配；
需要进一步说明的是，利用shapely值对所述供电的额外收益进行分配的具体公式为：
Figure BDA0002627455630000131
式中：
Figure BDA0002627455630000132
表示微电网i所分配到的额外收益，|C|表示微电网联盟C所含微电网的个数；C\{i}表示从微电网联盟C中删除微电网i后的集合，N为多微电网系统模型中的全体微电网的集合，N＝{1,2,…,n}。
在额外收益分配完成后，利用式(19)验证额外收益的分配是否为稳定分配；
Figure BDA0002627455630000133
若满足，则额外收益的分配为稳定分配，则微电网联盟继续合作对负荷进行供电；若不满足，则额外收益的分配并非稳定分配，则微电网联盟无法继续合作对负荷进行供电，则求解公式(19)的可行域，求可行域里离Shapley值距离最近的一个点，利用该点重新对额外收益进行分配，计算公式如下：
Figure BDA0002627455630000134
Figure BDA0002627455630000135
式中：
Figure BDA0002627455630000136
为微电网i根据Shapley值分配到的额外收益，
Figure BDA0002627455630000137
是重新分配后得到的额外收益，满足稳定分配的条件，使得微电网联盟继续合作对负荷进行供电。
实施例3
如图2所示，一种多微电网系统停电故障恢复系统，包括多微电网系统模型模块201、微电网联盟搜寻模块202、多微电网合作博弈模型模块203、额外收益计算模块204以及额外收益分配模块205；
所述多微电网系统模型模块201用于获取各个微电网的参数，根据所述各个微电网的参数建立停电故障下的多微电网系统模型；
所述微电网联盟搜寻模块202用于获取停电故障的持续时间，基于所述停电故障的持续时间以及所述多微电网系统模型判断所述多微电网系统模型中是否存在满足合作博弈条件的微电网联盟；
所述多微电网合作博弈模型模块203用于在所述满足合作博弈条件的微电网联盟的基础上建立多微电网合作博弈模型，令所述多微电网合作博弈模型中的微电网联盟以合作的形式对负荷进行供电；
所述额外收益计算模块204用于计算所述多微电网合作博弈模型对负荷进行供电的额外收益；
所述额外收益分配模块205用于利用shapely值对所述供电的额外收益进行分配，验证所述额外收益的分配是否为稳定分配；若所述额外收益的分配为稳定分配，则所述微电网联盟继续合作对负荷进行供电；若所述额外收益的分配并非稳定分配，则所述微电网联盟无法继续合作对负荷进行供电，求解所述额外收益的稳定分配中离shapely值最近的一个点，利用该点重新对各个微电网的额外收益进行分配，使得所述微电网联盟继续合作对负荷进行供电。
如图3所示，一种多微电网系统停电故障恢复设备30，所述设备包括处理器300以及存储器301；
所述存储器301用于存储程序代码302，并将所述程序代码302传输给所述处理器；
所述处理器300用于根据所述程序代码302中的指令执行上述的一种多微电网系统停电故障恢复方法中的步骤。
示例性的，所述计算机程序302可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器301中，并由所述处理器300执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序302在所述终端设备30中的执行过程。
所述终端设备30可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器300、存储器301。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是终端设备30的示例，并不构成对终端设备30的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器300可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammaBle Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器301可以是所述终端设备30的内部存储单元，例如终端设备30的硬盘或内存。所述存储器301也可以是所述终端设备30的外部存储设备，例如所述终端设备30上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器301还可以既包括所述终端设备30的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器301用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器301还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
实施例4
在本实施例中，利用一个含三个微电网系统的多微网系统系统对所建立的多微电网合作博弈模型进行验证。该多微电网系统如图4所示。由图4可知，该多微电网系统接入配电网的末端，包含3个微电网(N＝3)，依次编号为MG1，MG2，MG3。假设系统中新能源在灾后全部损坏，出力为0。
算例1
令3个微电网的各参数如下：
MG1：M1＝1，P11＝180kW，γ11＝1.8元/(kWh)，E1＝40kWh，Ps1＝100kW；
MG2：M2＝2，P21＝30kW，γ21＝2元/(kWh)，P22＝40kW，γ22＝0.75元/(kWh)，E2＝90kWh，Ps2＝150kW；
MG3：M3＝2，P31＝75kW，γ31＝1.5元/(kWh)，P32＝110kW，γ32＝0.7元/(kWh)，E3＝80kWh，Ps3＝150kW。
假设停电的时间为0.75h，各储能的出力不受限制。根据合作条件(4)-(6)，(13)-(16)可知，三个微电网会进行合作。合作后产生的收益及收益的分配如表1所示。同时，表1中还给出了其他不同合作方式下，多微电网系统的总收益和各微电网基于Shapley值分配的收益，由表1可知，通过合作以及合理的分配能够显著提升各微电网的收益。以微电网联盟合作方式为例，相较于完全不合作，3个微电网的收益分别提升了139.18％、128.64％和52.90％。该分配满足稳定性条件，是一个稳定公平的分配。实际中，多微电网之间进行合作时，往往需要产生一定花费，可根据表1中合作带来的收益，估算各微电网合作的投资是否划算。
表1算例1各种合作方式下系统和各微电网收益
Figure BDA0002627455630000161
算例2
令3个微电网的各参数如下：
MG1：M1＝1，P11＝180kW，γ11＝1.8元/(kWh)，E1＝40kWh，Ps1＝50kW；
MG2：M2＝2，P21＝30kW，γ21＝2元/(kWh)，P22＝40kW，γ22＝0.75元/(kWh)，E2＝90kWh，Ps2＝100kW；
MG3：M3＝2，P31＝75kW，γ31＝1.5元/(kWh)，P32＝110kW，γ32＝0.7元/(kWh)，E3＝80kWh，Ps3＝100kW。
假设停电的时间为0.75h。根据合作条件(4)-(6)，(13)-(16)可知，三个微电网会进行合作。合作后产生的收益及收益的分配如表2所示。与算例1类似，微电网联盟合作以及合理的分配能够显著提升各微电网的收益。但是算例2收益较算例1低的原因在于，算例2中微电网储能的出力受限，储能中的能量没有得到完全利用。
表2算例2各种合作方式下系统和各微电网收益
Figure BDA0002627455630000171
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，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元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全部或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-OnlyMemory)、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。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多微电网系统停电故障恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取各个微电网的参数，根据各个所述微电网的参数建立停电故障下的多微电网系统模型；
获取停电故障的持续时间，基于所述停电故障的持续时间以及所述多微电网系统模型判断所述多微电网系统模型中是否存在满足合作博弈条件的微电网联盟；
若存在，在所述满足合作博弈条件的微电网联盟的基础上建立多微电网合作博弈模型，令所述多微电网合作博弈模型中的微电网联盟以合作的形式对负荷进行供电；
计算所述多微电网合作博弈模型对负荷进行供电的额外收益，利用shapely值对所述供电的额外收益进行分配，验证所述额外收益的分配是否为稳定分配；
若所述额外收益的分配为稳定分配，则所述微电网联盟继续合作对负荷进行供电；若所述额外收益的分配并非稳定分配，则所述微电网联盟无法继续合作对负荷进行供电，求解所述额外收益的稳定分配中离shapely值最近的一个点，利用该点重新对各个微电网的额外收益进行分配，使得所述微电网联盟继续合作对负荷进行供电。
2.根据权利要求1所述的一种多微电网系统停电故障恢复方法，其特征在于，各个所述微电网的参数包括：微电网i中全部储能的可持续放电容量Esi、微电网i中全部储能的最大出力Psi以及微电网i各个负荷的功率Pi。
3.根据权利要求2所述的一种多微电网系统停电故障恢复方法，其特征在于，所述多微电网系统模型将微电网i的每个负荷根据重要程度由高到低划分成Mi个等级，得到微电网每个负荷的重要等级；第一级负荷的功率为Pi1，其单位电量折合停电损失为γi1；第二级负荷功率为Pi2，其单位电量折合停电损失γi2；第k级负荷的功率为Pik，其单位电量折合停电损失γik；最后一级负荷的功率为
Figure FDA0002627455620000014
其单位电量折合停电损失为
Figure FDA0002627455620000012
其中，Pik≥0,γik>γi(k+1)>0,
Figure FDA0002627455620000011
Figure FDA0002627455620000013
4.根据权利要求3所述的一种多微电网系统停电故障恢复方法，其特征在于，判断所述多微电网系统模型中是否存在满足合作博弈条件的微电网联盟的具体过程为：
判断多微电网系统模型中的微电网i和微电网j是否满足合作能够产生额外收益的条件：
若微电网i和微电网j满足合作能够产生额外收益的条件，则微电网i和微电网j满足合作博弈条件，微电网i和微电网j为微电网联盟。
5.根据权利要求4所述的一种多微电网系统停电故障恢复方法，其特征在于，所述多微电网合作博弈模型中的微电网联盟以合作的形式对负荷进行供电时，优先对微电网i中重要等级最高的负荷进行供电。
6.根据权利要求5所述的一种多微电网系统停电故障恢复方法，其特征在于，所述微电网联盟的特征函数为：
Figure FDA0002627455620000021
Figure FDA0002627455620000022
Figure FDA0002627455620000023
0≤P′ik≤Pik,0≤Tik≤T
其中，C为微电网联盟，Tik为微电网i中第k级负荷得到的供电时间，T为停电故障的持续时间，Pi'k为各个重要等级的负荷被得到供电的功率；V()表示特征函数，V(φ)＝0；Esi为微电网i中全部储能的可持续放电容量、Psi为微电网i中全部储能的最大出力，Pik为微电网i的第k级负荷的功率，其单位电量折合停电损失为γik，Mi为微电网i负荷的重要等级；
多微电网合作博弈模型表示为：
G＝<C,V>
其中，G表示多微电网合作博弈模型。
7.根据权利要求6所述的一种多微电网系统停电故障恢复方法，其特征在于，利用shapely值对所述供电的额外收益进行分配的具体公式为：
Figure FDA0002627455620000031
式中：
Figure FDA0002627455620000032
表示微电网i所分配到的额外收益，|C|表示微电网联盟C所含微电网的个数；C\{i}表示从微电网联盟C中删除微电网i后的集合，N为多微电网系统模型中的全体微电网的集合，N＝{1,2,…,n}。
8.根据权利要求7所述的一种多微电网系统停电故障恢复方法，其特征在于，验证所述额外收益的分配是否为稳定分配的具体过程为：
验证额外收益的分配是否满足以下条件：
Figure FDA0002627455620000033
若满足，则额外收益的分配为稳定分配，则微电网联盟继续合作对负荷进行供电；若不满足，则额外收益的分配并非稳定分配，则微电网联盟无法继续合作对负荷进行供电，则求解公式
Figure FDA0002627455620000034
的可行域，求可行域里离Shapley值距离最近的一个点，利用该点重新对额外收益进行分配，计算公式如下：
Figure FDA0002627455620000035
Figure FDA0002627455620000036
式中：
Figure FDA0002627455620000037
为微电网i根据Shapley值分配到的额外收益，
Figure FDA0002627455620000038
是重新分配后得到的额外收益，满足稳定分配的条件，使得微电网联盟继续合作对负荷进行供电。
9.一种多微电网系统停电故障恢复系统，其特征在于，包括多微电网系统模型模块、微电网联盟搜寻模块、多微电网合作博弈模型模块、额外收益计算模块以及额外收益分配模块；
所述多微电网系统模型模块用于获取各个微电网的参数，根据所述各个微电网的参数建立停电故障下的多微电网系统模型；
所述微电网联盟搜寻模块用于获取停电故障的持续时间，基于所述停电故障的持续时间以及所述多微电网系统模型判断所述多微电网系统模型中是否存在满足合作博弈条件的微电网联盟；
所述多微电网合作博弈模型模块用于在所述满足合作博弈条件的微电网联盟的基础上建立多微电网合作博弈模型，令所述多微电网合作博弈模型中的微电网联盟以合作的形式对负荷进行供电；
所述额外收益计算模块用于计算所述多微电网合作博弈模型对负荷进行供电的额外收益；
所述额外收益分配模块用于利用shapely值对所述供电的额外收益进行分配，验证所述额外收益的分配是否为稳定分配；若所述额外收益的分配为稳定分配，则所述微电网联盟继续合作对负荷进行供电；若所述额外收益的分配并非稳定分配，则所述微电网联盟无法继续合作对负荷进行供电，求解所述额外收益的稳定分配中离shapely值最近的一个点，利用该点重新对各个微电网的额外收益进行分配，使得所述微电网联盟继续合作对负荷进行供电。
10.一种多微电网系统停电故障恢复设备，其特征在于，包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1～8任一项所述一种多微电网系统停电故障恢复方法。
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