CN115481866A - 乡村能源微电网群的调度方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

乡村能源微电网群的调度方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN115481866A CN202210968406.3A CN202210968406A CN115481866A CN 115481866 A CN115481866 A CN 115481866A CN 202210968406 A CN202210968406 A CN 202210968406A CN 115481866 A CN115481866 A CN 115481866A
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Abstract

本发明提供乡村能源微电网群的调度方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：获取待调度微电网群内每个微电网的待交易电量；基于微电网的交易模式、微电网的待交易电量、微电网的交易电价、微电网与配电网之间的过网费，以及微电网内的所有发电机组的输出功率，以微电网的运行成本最小为目标，构建微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略；基于微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及合作博弈交易策略，以交易模式的效益差值最大为目标，确定微电网的交易电价和交易电量。本发明可以对乡村能源微电网群的电能进行合理的调度。

Description

乡村能源微电网群的调度方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及能源调度技术领域，尤其涉及一种乡村能源微电网群的调度方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
微电网也称为微网，是一种新型的网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。微电网是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。
以新能源为主体的新型电力系统在农村地区不断建设和推进，供用能系统的结构也发生了变化。用能方对于能源的选取也具有一定的自主性，不在单纯依赖配电网。
然而，随着现有的乡村能源微电网群的不断发展，如何对乡村能源微电网群的电能进行合理的调度，成为目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种乡村能源微电网群的调度方法、装置、设备及存储介质，以解决目前无法合理的对乡村能源微电网群调度的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种乡村能源微电网群的调度方法，包括：
获取待调度微电网群内每个微电网的待交易电量；
基于微电网的交易模式、微电网的待交易电量、微电网的交易电价、微电网与配电网之间的过网费，以及微电网内的所有发电机组的输出功率，以微电网的运行成本最小为目标，构建微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略；
基于微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及合作博弈交易策略，以交易模式的效益差值最大为目标，确定微电网的交易电价和交易电量。
在一种可能的实现方式中，交易模式包括微电网群内的微电网之间的互交易，以及微电网直接与配电网之间的交易；待交易电量包括余电电量或缺电电量；
以微电网的运行成本最小为目标，构建微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略，包括：
以微电网直接与配电网之间的交易的最小成本大于微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本为谈判破裂点，构建微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略；其中，微电网群内的微电网之间的互交易包括微电网群内的余电微电网与缺电微电网之间的交易，且在微电网群内的微电网之间进行互交易时，配电网通过收取过网费约束微电网群内的微电网之间的交易。
在一种可能的实现方式中，微电网直接与配电网之间的交易的最小成本
Figure BDA0003795660890000021
为：
Figure BDA0003795660890000022
微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本
Figure BDA0003795660890000023
为：
Figure BDA0003795660890000024
其中，Ccost,t＝∑Pt×ρt，
Figure BDA0003795660890000025
Figure BDA0003795660890000026
Figure BDA0003795660890000027
Ccost,t为微电网i在t时段的发电成本，Cd,t为微电网i在t时段电能交易的成本；Cint1,t为微电网与配电网直接交易时，微电网i在t时段产生的过网费，Cint2,t为微电网之间互交易时，微电网i在t时段产生的过网费，Pt为t时段任一发电机组输出的功率；ρt为t时段的任一发电机组的发电成本；Ps,t、Pb,t为微电网与配电网直接交易的电量，ρs,t、ρb,t为微电网与配电网直接交易的电能价格，β为过网费；γ为0时，表示余电微电网点配电网售电，γ为1时，表示缺电微电网从配电网或余电微电网购电；
Figure BDA0003795660890000031
分别为微电网与微电网之间的购买和出售的电量，
Figure BDA0003795660890000032
分别为微电网与微电网之间的购电和售电的电价，α为1时，表示微电网向配电网购电，α为0时，表示微电网向配电网售电。
在一种可能的实现方式中，基于微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及合作博弈交易策略，以交易模式的效益差值最大为目标，确定微电网的交易电价和交易电量，包括：
以微电网群内的微电网之间的互交易与微电网直接与配电网之间的交易的效益差值构建效益函数；
基于微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及合作博弈交易策略，求解效益函数，确定每个微电网的交易电价和交易电量。
在一种可能的实现方式中，效益函数Y为：
Figure BDA0003795660890000033
Figure BDA0003795660890000034
其中，
Figure BDA0003795660890000035
为微电网直接与配电网之间的交易的最小成本，
Figure BDA0003795660890000036
为微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本，i为正整数，为第i个微电网，I为微电网群内微电网的总个数。
在一种可能的实现方式中，调度方法还包括：
基于Shapley值法将微电网群内的微电网之间的互交易所产生的效益进行分配；其中，产生的效益进行分配是在微电网群内提供余电电量的微电网之间进行效益的分配。
在一种可能的实现方式中，微电网中的发电机组包括光伏发电、风力发电或沼气发电中的任意一个或多个。
第二方面，本发明实施例提供了一种乡村能源微电网群的调度装置，包括：
获取电量模块，用于获取待调度微电网群内每个微电网的待交易电量；
构建策略模块，用于基于微电网的交易模式、微电网的待交易电量、微电网的交易电价、微电网与配电网之间的过网费，以及微电网内的所有发电机组的输出功率，以微电网的运行成本最小为目标，构建微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略；
确定模块，用于基于微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及合作博弈交易策略，以交易模式的效益差值最大为目标，确定微电网的交易电价和交易电量。
在一种可能的实现方式中，交易模式包括微电网群内的微电网之间的互交易，以及微电网直接与配电网之间的交易；待交易电量包括余电电量或缺电电量；
构建策略模块，用于以微电网直接与配电网之间的交易的最小成本大于微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本为谈判破裂点，构建微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略；其中，微电网群内的微电网之间的互交易包括微电网群内的余电微电网与缺电微电网之间的交易，且在微电网群内的微电网之间进行互交易时，配电网通过收取过网费约束微电网群内的微电网之间的互交易。
在一种可能的实现方式中，微电网直接与配电网之间的交易的最小成本
Figure BDA0003795660890000041
为：
Figure BDA0003795660890000042
微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本
Figure BDA0003795660890000043
为：
Figure BDA0003795660890000051
其中，Ccost,t＝∑Pt×ρt，
Figure BDA0003795660890000052
Figure BDA0003795660890000053
Figure BDA0003795660890000054
Ccost,t为微电网i在t时段的发电成本，Cd,t为微电网i在t时段电能交易的成本；Cint1,t为微电网与配电网直接交易时，微电网i在t时段产生的过网费， Cint2,t为微电网之间互交易时，微电网i在t时段产生的过网费，Pt为t时段任一发电机组输出的功率；ρt为t时段的任一发电机组的发电成本；Ps,t、Pb,t为微电网与配电网直接交易的电量，ρs,t、ρb,t为微电网与配电网直接交易的电能价格，β为过网费；γ为0时，表示余电微电网点配电网售电，γ为1时，表示缺电微电网从配电网或余电微电网购电；
Figure BDA0003795660890000055
分别为微电网与微电网之间的购买和出售的电量，
Figure BDA0003795660890000056
分别为微电网与微电网之间的购电和售电的电价，α为1时，表示微电网向配电网购电，α为0时，表示微电网向配电网售电。
在一种可能的实现方式中，确定模块，用于以微电网群内的微电网之间的互交易与微电网直接与配电网之间的交易的效益差值构建效益函数；
基于微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及合作博弈交易策略，求解效益函数，确定每个微电网的交易电价和交易电量。
在一种可能的实现方式中，效益函数Y为：
Figure BDA0003795660890000057
Figure BDA0003795660890000058
其中，
Figure BDA0003795660890000059
为微电网直接与配电网之间的交易的最小成本，
Figure BDA00037956608900000510
为微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本，i为正整数，为第i个微电网，I为微电网群内微电网的总个数。
在一种可能的实现方式中，还包括效益分配模块，用于基于Shapley值法将微电网群内的微电网之间的互交易所产生的效益进行分配，用于降低微电网群的运行成本；其中，产生的效益进行分配是在微电网群内提供余电电量的微电网之间进行效益的分配。
在一种可能的实现方式中，微电网中的发电机组包括光伏发电、风力发电或沼气发电中的任意一个或多个。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
本发明提供一种乡村能源微电网群的调度方法、装置、设备及存储介质，首先，获取待调度微电网群内每个微电网的待交易电量，然后，根据微电网之间交易或微电网与配电网的直接交易、微电网的待交易电量、微电网的交易电价、微电网与配电网之间的过网费，以及微电网内的所有发电机组的输出功率，以微电网的运行成本最小为目标，构建微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略。最后，根据微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及合作博弈交易策略，以交易模式的效益差值最大为目标，确定微电网的交易电价和交易电量。
本发明基于获取到的微电网的待交易的电量，根据微电网的不同交易模式，以及合作博弈交易策略和效益差值最大的目标，在微电网与配电网之间的各类约束条件下，确定每个微电网最优的交易电价和交易电量，实现对微电网群的合理调度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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他的附图。
图1是本发明实施例提供的应用场景图；
图2是本发明实施例提供的一种乡村能源微电网群的调度方法的实现流程图；
图3是本发明实施例提供的具体实施例在使用本发明提供的调度方法后得到的电量的结果示意图；
图4是本发明实施例提供的具体实施例在使用本发明提供的调度方法后得到的电价的结果示意图；
图5是本发明实施例提供的乡村能源微电网群的调度装置的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的电子设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
能源互联网领域，以新能源为主体的新型电力系统在农村地区不断建设和推进，供用能系统的结构也发生了变化，乡村能源的用能方对于能源的选择具有一定自主性，可形成区域能源的交易系统，
乡村能源存在不同类型微电网，不同类型微电网之间进行电能互补，也可以直接与配电网进行电能交易，如图1所示，而如何对乡村能源微电网群的电能进行合理的调度，成为目前亟需解决的问题。
为了解决现有技术问题，本发明实施例提供了一种乡村能源微电网群的调度方法、装置、设备及存储介质。下面首先对本发明实施例所提供的乡村能源微电网群的调度方法进行介绍。
乡村能源微电网群的调度方法的执行主体，可以是乡村能源微电网群的调度装置，该乡村能源微电网群的调度装置可以是具有处理器和存储器的电子设备，例如移动电子设备或者非移动电子设备。本发明实施例不作具体限定。
由于乡村能源存在不同类型微电网，不同类型微电网之间进行电能互补，可以基于纳什均衡对微电网群进行调度。
纳什均衡的本质是一种策略集合，在这个策略集中使每个参与者的策略是对其他参与者的最优策略。在乡村能源可以进行自主交易前提下，微电网群内部的微电网个体之间可以进行电能的相互利用。
参见图2，其示出了本发明实施例提供的乡村能源微电网群的调度方法的实现流程图，详述如下：
步骤S210、获取待调度微电网群内每个微电网的待交易电量。
其中，每个微电网的待交易电量包括每个微电网的缺电电量或余电电量。当微电网缺电时，缺电微电网需要购电，可以直接从配电网购电，也可以从微电网群内的余电微电网购电。余电微电网可以将多余的电量直接出售给配电网，也可以出售给微电网群内的缺电微电网。但是，当微电网之间的电能互用时，配电网需要收取微电网的过网费，从而约束微电网群内的微电网之间的互交易，保证配电网自身的利益。
微电网中可以包括风力发电、光伏发电或沼气发电中的任意一种或多种，将一天分为24时段，以每1小时为调度时间段，每小时获取一次待调度微电网群内每个微电网的待交易电量。用户也可以根据应用场景的需求，设定获取的时间段，此处不做限定。
步骤S220、基于微电网的交易模式、微电网的待交易电量、微电网的交易电价、微电网与配电网之间的过网费，以及微电网内的所有发电机组的输出功率，以微电网的运行成本最小为目标，构建微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略。
其中，微电网的交易模式包括微电网群内的微电网之间的互交易，以及微电网直接与配电网之间的交易。微电网群内的微电网之间的互交易包括微电网群内的余电微电网与缺电微电网之间的交易，且在微电网群内的微电网之间进行互交易时，配电网通过收取过网费约束微电网群内的微电网之间的互交易。
微电网群与配电网的电能交易过程可以转化为一个合作博弈的模型。
博弈者：N＝(MG1，MG2，…，DN)，其中，DN为配电网，MG1，MG2 为微电网群内的微电网。
博弈策略：以微电网的运行成本最小为目标，以微电网群内的微电网之间的交易电价和交易电量为博弈策略，保证每个微电网运行成本最小。以微电网单独交易的运行成本为谈判破裂点。
具体的，以微电网直接与配电网之间的交易的最小成本大于微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本为谈判破裂点，构建微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略。
即：
Figure BDA0003795660890000091
其中，
Figure BDA0003795660890000092
为微电网直接与配电网之间的交易在t时段的最小成本，
Figure BDA0003795660890000093
为微电网群内的微电网之间的互交易在t时段的最小成本。
当微电网直接与配电网进行交易时：
微电网在满足自身负荷的条件下，进行电能交易，微电网直接与配电网之间的交易在t时段的最小成本为
Figure BDA0003795660890000094
Figure BDA0003795660890000095
其中，Ccost,t＝∑Pt×ρt，Cd,t＝(1-α)Ps,tρs,t-αPb,tρb,t，
Cint1,t＝Ps,t·β/2，
Ccost,t为微电网i在t时段的发电成本，Cd,t为微电网i在t时段电能交易的成本；Cint1,t为微电网与配电网直接交易时，微电网i在t时段产生的过网费，Pt为 t时段任一发电机组输出的功率；ρt为t时段的任一发电机组的发电成本；Ps,t、 Pb,t为微电网与配电网直接交易的电量，即微电网与配电网直接售电或购电的电量；ρs,t、ρb,t为微电网与配电网直接交易的电能价格，即微电网与配电网直接售电或购电的价格；β为过网费，α为1时，表示微电网向配电网购电，α为0 时，表示微电网向配电网售电。
具体的，当微电网内同时包括风力发电、光伏发电和沼气发电时，微电网 i在t时段的发电成本Ccost,t为：
Ccost,t＝Pwt,tρwt,t+Ppv,tρpv,t+Pgas,tρgas,t；
Pwt,t、Ppv,t、Pgas,t分别为t时段风力发电、光伏发电、沼气发电机组输出的功率；ρwt,t、ρpv,t、ρgas,t分别为t时段的风力发电、光伏发电和沼气发电机组的发电成本。
当微电网群内的微电网与微电网互交易时：
微电网群内的微电网与微电网之间电量互交易的前提是微电网有余电或缺电的情况。若所有微电网在满足自身负荷的条件下，仍有余电电量，则与配电网交易，进行电能的并网消纳，降低微电网的运行成本。若部分微电网处于缺电状态，而其他微电网处于余电状态，微电网之间可进行电能的交换。
微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本
Figure BDA0003795660890000101
为：
Figure BDA0003795660890000102
其中，Cint2,t＝Psale,t·β/2，
Figure BDA0003795660890000103
Cint2,t为微电网之间互交易时，微电网i在t时段产生的过网费，γ为0时，表示余电微电网点配电网售电，γ为1时，表示缺电微电网从配电网或余电微电网购电；
Figure BDA0003795660890000111
分别为微电网i与微电网j之间的购买和出售的电量，
Figure BDA0003795660890000112
Figure BDA0003795660890000113
分别为微电网i与微电网j之间的购电和售电的电价，Psale,t为微电网的出售电量。
步骤S230、基于微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及合作博弈交易策略，以交易模式的效益差值最大为目标，确定微电网的交易电价和交易电量。
在一些实施例中，首先，以微电网群内的微电网之间的互交易与微电网直接与配电网之间的交易的效益差值构建效益函数。
具体的，效益函数Y为：
Figure BDA0003795660890000114
Figure BDA0003795660890000115
其中，i为正整数，为第i个微电网，I为微电网群内微电网的总个数
然后，基于微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及合作博弈交易策略，求解效益函数，确定每个微电网的交易电价和交易电量。
具体的，此处仍以微电网内同时有风力发电、沼气发电和光伏发电为例，进行说明，约束条件如下：
第一、微电网群与配电网之间的总功率平衡约束为：
微电网与配电网直接交易时的功率约束
Figure BDA0003795660890000116
为：
Figure BDA0003795660890000117
微电网与微电网交易模式功率约束
Figure BDA0003795660890000118
为：
Figure BDA0003795660890000119
第二、发电机组的出力约束为：
Figure BDA0003795660890000121
Figure BDA0003795660890000122
Figure BDA0003795660890000123
其中，
Figure BDA0003795660890000124
分别为微电网中风力发电、光伏发电和沼气发电机组在t时段的最小功率，
Figure BDA0003795660890000125
分别为微电网中风力发电、光伏发电和沼气发电机组在t时段的最大功率。
第三、微电网的交换功率约束为：
Figure BDA0003795660890000126
其中，
Figure BDA0003795660890000127
表示微电网和微电网在t时段互用交易电能的功率，
Figure BDA0003795660890000128
Figure BDA0003795660890000129
为交换功率的上下限制。
第四、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制
Figure BDA00037956608900001210
Figure BDA00037956608900001211
其中，
Figure BDA00037956608900001212
为微电网与配电网之间联络线电力交换的有功功率，
Figure BDA00037956608900001213
微电网与配电网之间联络线电力交换的无功功率；
Figure BDA00037956608900001214
分别为联络线允许的极限值。
第五、微电网之间的交易价格约束
Figure BDA00037956608900001215
Figure BDA00037956608900001216
基于上述所有约束条件、以及合作博弈交易策略，即可求解效益函数，确定每个微电网的交易电价和交易电量。
此外，额定每个微电网的交易电价和交易电量后，对得到的收益如何进行分配，也是影响微电网群运行的重要因素。且在在收益分配时需要满足两个条件：第一是对于微电网群整体来说，合作之后的整体收益大于微电网与配电网单独合作的收益之和。第二是对于收益的分配，每个微电网所获收益不小于其单独与配电网合作的收益。
即满足Shapley值分配的前提条件是：
Figure BDA0003795660890000131
式中，v表示议价交易特征函数，v(s)为微电网群中的任一子集S的收益。
对于集合N＝{1,2,3…,n}，微电网群中的任意微电网子集S(n个微电网任意合作)都存在满足条件的特征函数v(s)，即n个微电网的合作对策[N,V]成立，则对于其中的任意一个微电网i可进行如下收益分配：
Figure BDA0003795660890000132
式中：vi表示为微电网i的利益分配收益；ω(|s|)表示为加权因子；v(s)表示为集合s产生的收益；v(s/i)表示为除去微电网i的收益后，其他微电网总的收益。
加权因子为：
Figure BDA0003795660890000133
式中：n为微电网群中微电网的数量；|s|是子集s中的微电网数量。
本发明提供的调度方法，首先，获取待调度微电网群内每个微电网的待交易电量，然后，根据微电网之间交易或微电网与配电网的直接交易、微电网的待交易电量、微电网的交易电价、微电网与配电网之间的过网费，以及微电网内的所有发电机组的输出功率，以微电网的运行成本最小为目标，构建微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略。最后，根据微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及合作博弈交易策略，以交易模式的效益差值最大为目标，确定微电网的交易电价和交易电量。从而，在获取到微电网的待交易的电量后，通过不同的交易方式，以及构建的合作博弈交易策略和效益差值最大的目标，在微电网与配电网的各类约束条件下，确定每个微电网最优的交易电价和交易电量，实现对微电网群的合理调度。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
下面以一个具体的实施例，对乡村能源微电网群的调度方法进行详细的说明：
仍以图1中的应用场景图为例进行说明，微电网群包含配电网电力用户、风光微电网MG1、光伏沼气微电网MG2和风电沼气微电网MG3，风力发电机组额定功率4×400kW，光伏发电额定功率7×300kW，沼气发电机组额定功率 2×500kW。需求说明的是，风光微电网MG1是指该微电网中包括风力发电机组和光伏发电机组，光伏沼气微电网MG2是指该微电网中包括沼气发电机组和光伏发电机组，风电沼气微电网MG3是指该微电网中包括沼气发电机组和风力发电机组。某典型日各微电网的负荷与清洁能源出力数据如下表所示：
表1风光微电网MG1的负荷与清洁能源出力
Figure BDA0003795660890000141
Figure BDA0003795660890000151
表2光伏沼气微电网MG2的负荷与清洁能源出力
时段 0:00-0:59 1:00-1:59 2:00-2:59 3:00-3:59 4:00-4:59 5:00-5:59
负荷(kW) 640 600 580 560 560 580
光伏出力(kW) 0 0 0 0 0 0
沼气发电(kW) 736 749 673 583 793 805
时段 6:00-6:59 7:00-7:59 8:00-8:59 9:00-9:59 10:00-10:59 11:00-11:59
负荷(kW) 640 760 870 950 990 1000
光伏出力(kW) 46.4 195.6 455.3 692 809.6 1048.7
沼气发电(kW) 802 654 692 663 708 748
时段 12:00-12:59 13:00-13:59 14:00-14:59 15:00-15:59 16:00-16:59 17:00-17:59
负荷(kW) 990 1000 1000 970 960 960
光伏出力(kW) 1294 1357.5 1481.8 1540.9 1137.6 821.6
沼气发电(kW) 393 96 412 0 412 611
时段 18:00-18:59 19:00-19:59 20:00-20:59 21:00-21:59 22:00-22:59 23:00-23:59
负荷(kW) 930 920 920 930 870 720
光伏出力(kW) 716 551.4 127.6 0 0 0
沼气发电(kW) 876 876 876 876 792 724
表3风电沼气微电网MG3的负荷与清洁能源出力
Figure BDA0003795660890000152
Figure BDA0003795660890000161
微电网群中的缺电微电网向余电微电网购买电能时，配电网收取过网费 0.04元/kWh，配电网回购余电微电网的电能价格为0.35元/kWh，配电网售电分时计价，不同时段的售电价格为：0:00-9:00，0.4元/kWh；10:00-15:00和 22:00-24:00，0.9元/kWh；16:00-17:00和20:00-21:00，1.3元/kWh。针对上图中的3个微电网，以上述电价为基础，按照纳什均衡合作博弈策略对多微电网与配电网的交易电量以小时为单位进行优化，结果如图3所示，数据如下表4 所示：
表4调度后的电量
Figure BDA0003795660890000162
Figure BDA0003795660890000171
微电网群内的多个微电网参与的电能交易目标是微电网运行成本最小，因此多微电网交易时选择电价低的一方进行交易。为了满足纳什均衡和优先微电网电能交易的原则，多微电网的电能价格要低于配电网出售电能的价格。多微电网议价以配电网不同时段电价为基础，上限值为配电网分时电价，下限为微电网的发电最低成本。按照纳什均衡合作博弈策略对多微电网与配电网的交易电价以小时为单位进行优化，结果如图4所示，数据如下表5所示：
表5调度后的电价
Figure BDA0003795660890000172
Figure BDA0003795660890000181
此外，在利用本发明提供的调度方法计算出微电网群之间的电能交易的电能和电价后，对比微电网的不同交易下的运行成本，议价交易该日节省2760.94 元，验证了本发明提供的调度方法的有效性。在调度过程中节省的运行成本是 3个微电网共同合作，互用电能节省的运行成本，为了对节约成本的公平分配，利用Shapley值法进行对效益分配，保证各个乡村微电网利益，在调度过程中，合作后的利益大于单独交易的利益，每个微电网在合作之后分配的利益不少于单独与配电网合作的利益，满足Shapley分配的条件。
基于上述实施例提供的乡村能源微电网群的调度方法，相应地，本发明还提供了应用于该乡村能源微电网群的调度方法的乡村能源微电网群的调度装置的具体实现方式。请参见以下实施例。
如图5所示，提供了一种乡村能源微电网群的调度装置300，该装置包括：
获取电量模块510，用于获取待调度微电网群内每个微电网的待交易电量；
构建策略模块520，用于基于微电网的交易模式、微电网的待交易电量、微电网的交易电价、微电网与配电网之间的过网费，以及微电网内的所有发电机组的输出功率，以微电网的运行成本最小为目标，构建微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略；
确定模块530，用于基于微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及合作博弈交易策略，以交易模式的效益差值最大为目标，确定微电网的交易电价和交易电量。
在一种可能的实现方式中，交易模式包括微电网群内的微电网之间的互交易，以及微电网直接与配电网之间的交易；待交易电量包括余电电量或缺电电量；
构建策略模块520，用于以微电网直接与配电网之间的交易的最小成本大于微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本为谈判破裂点，构建微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略；其中，微电网群内的微电网之间的互交易包括微电网群内的余电微电网与缺电微电网之间的交易，且在微电网群内的微电网之间进行互交易时，配电网通过收取过网费约束微电网群内的微电网之间的互交易。
在一种可能的实现方式中，微电网直接与配电网之间的交易的最小成本
Figure BDA0003795660890000191
为：
Figure BDA0003795660890000192
微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本
Figure BDA0003795660890000193
为：
Figure BDA0003795660890000194
其中，Ccost,t＝∑Pt×ρt，
Figure BDA0003795660890000195
Figure BDA0003795660890000196
Figure BDA0003795660890000197
Ccost,t为微电网i在t时段的发电成本，Cd,t为微电网i在t时段电能交易的成本；Cint1,t为微电网与配电网直接交易时，微电网i在t时段产生的过网费，Cint2,t为微电网之间互交易时，微电网i在t时段产生的过网费，Pt为t时段任一发电机组输出的功率；ρt为t时段的任一发电机组的发电成本；Ps,t、Pb,t为微电网与配电网直接交易的电量，ρs,t、ρb,t为微电网与配电网直接交易的电能价格，β为过网费；γ为0时，表示余电微电网点配电网售电，γ为1时，表示缺电微电网从配电网或余电微电网购电；
Figure BDA0003795660890000201
分别为微电网与微电网之间的购买和出售的电量，
Figure BDA0003795660890000202
分别为微电网与微电网之间的购电和售电的电价，α为1时，表示微电网向配电网购电，α为0时，表示微电网向配电网售电。
在一种可能的实现方式中，确定模块530，用于以微电网群内的微电网之间的互交易与微电网直接与配电网之间的交易的效益差值构建效益函数；
基于微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及合作博弈交易策略，求解效益函数，确定每个微电网的交易电价和交易电量。
在一种可能的实现方式中，效益函数Y为：
Figure BDA0003795660890000203
Figure BDA0003795660890000204
其中，
Figure BDA0003795660890000205
为微电网直接与配电网之间的交易的最小成本，
Figure BDA0003795660890000206
为微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本。
在一种可能的实现方式中，还包括效益分配模块，用于基于Shapley值法将微电网群内的微电网之间的互交易所产生的效益进行分配，用于降低微电网群的运行成本；其中，产生的效益进行分配是在微电网群内提供余电电量的微电网之间进行效益的分配。
在一种可能的实现方式中，微电网中的发电机组包括光伏发电、风力发电或沼气发电中的任意一个或多个。
图6是本发明实施例提供的电子设备的示意图。如图6所示，该实施例的电子设备6包括：处理器60、存储器61以及存储在所述存储器61中并可在所述处理器60上运行的计算机程序62。所述处理器60执行所述计算机程序62 时实现上述各个乡村能源微电网群的调度方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤210至步骤230。或者，所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图5所示模块510至530的功能。
示例性的，所述计算机程序62可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器61中，并由所述处理器60执行，以完成本发明。所述一个或多个模块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62在所述电子设备6中的执行过程。例如，所述计算机程序62可以被分割成图5所示的模块510至530。
所述电子设备6可包括，但不仅限于，处理器60、存储器61。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是电子设备6的示例，并不构成对电子设备6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，例如所述电子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60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)、现场可编程门阵列 (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61可以是所述电子设备6的内部存储单元，例如电子设备6 的硬盘或内存。所述存储器61也可以是所述电子设备6的外部存储设备，例如所述电子设备6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61还可以既包括所述电子设备6的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器61用于存储所述计算机程序以及所述电子设备所需的其他程序和数据。所述存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块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。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/电子设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/电子设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，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。
所述集成的模块/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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个乡村能源微电网群的调度方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
以上所述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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种乡村能源微电网群的调度方法，其特征在于，包括：
获取待调度微电网群内每个微电网的待交易电量；
基于所述微电网的交易模式、所述微电网的待交易电量、所述微电网的交易电价、所述微电网与配电网之间的过网费，以及所述微电网内的所有发电机组的输出功率，以所述微电网的运行成本最小为目标，构建所述微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略；
基于所述微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及所述合作博弈交易策略，以所述交易模式的效益差值最大为目标，确定所述微电网的交易电价和交易电量。
2.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，所述交易模式包括所述微电网群内的微电网之间的互交易，以及所述微电网直接与所述配电网之间的交易；所述待交易电量包括余电电量或缺电电量；
所述以所述微电网的运行成本最小为目标，构建所述微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略，包括：
以所述微电网直接与所述配电网之间的交易的最小成本大于微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本为谈判破裂点，构建所述微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略；其中，所述微电网群内的微电网之间的交易包括所述微电网群内的余电微电网与缺电微电网之间的交易，且在所述微电网群内的微电网之间进行交易时，所述配电网通过收取过网费约束所述微电网群内的微电网之间的交易。
3.如权利要求2所述的调度方法，其特征在于，所述微电网直接与所述配电网之间的交易的最小成本
Figure FDA0003795660880000011
为：
Figure FDA0003795660880000012
所述微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本
Figure FDA0003795660880000021
为：
Figure FDA0003795660880000022
其中，Ccost,t＝∑Pt×ρt，Cd,t＝(1-α)Ps,tρs,t-αPb,tρb,t，
Cint1,t＝Ps,t·β/2，Cint2,t＝Psale,t·β/2，
Figure FDA0003795660880000023
Ccost,t为微电网i在t时段的发电成本，Cd,t为微电网i在t时段电能交易的成本；Cint1,t为微电网与配电网直接交易时，微电网i在t时段产生的过网费，Cint2,t为微电网之间互交易时，微电网i在t时段产生的过网费，Pt为t时段任一发电机组输出的功率；ρt为t时段的任一发电机组的发电成本；Ps,t、Pb,t为微电网与配电网直接交易的电量，ρs,t、ρb,t为微电网与配电网直接交易的电能价格，β为过网费；γ为0时，表示余电微电网点配电网售电，γ为1时，表示缺电微电网从配电网或余电微电网购电；
Figure FDA0003795660880000024
分别为微电网i与微电网j之间的购买和出售的电量，
Figure FDA0003795660880000025
分别为微电网i与微电网j之间的购电和售电的电价，α为1时，表示微电网向配电网购电，α为0时，表示微电网向配电网售电。
4.如权利要求2或3所述的调度方法，其特征在于，所述基于所述微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及所述合作博弈交易策略，以所述交易模式的效益差值最大为目标，确定所述微电网的交易电价和交易电量，包括：
以所述微电网群内的微电网之间的互交易与所述微电网直接与所述配电网之间的交易的效益差值构建效益函数；
基于所述微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及所述合作博弈交易策略，求解所述效益函数，确定每个所述微电网的交易电价和交易电量。
5.如权利要求4所述的调度方法，其特征在于，所述效益函数Y为：
Figure FDA0003795660880000031
Figure FDA0003795660880000032
其中，
Figure FDA0003795660880000033
为所述微电网直接与所述配电网之间的交易的最小成本，
Figure FDA0003795660880000034
为所述微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本，i为正整数，为第i个微电网，I为微电网群内微电网的总个数。
6.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，所述调度方法还包括：
基于Shapley值法将所述微电网群内的微电网之间的互交易所产生的效益进行分配；其中，所述产生的效益进行分配是在所述微电网群内提供余电电量的微电网之间进行效益的分配。
7.如权利要求1至6任一项所述的调度方法，其特征在于，所述微电网中的发电机组包括光伏发电、风力发电或沼气发电中的任意一个或多个。
8.一种乡村能源微电网群的调度装置，其特征在于，包括：
获取电量模块，用于获取待调度微电网群内每个微电网的待交易电量；
构建策略模块，用于基于所述微电网的交易模式、所述微电网的待交易电量、所述微电网的交易电价、所述微电网与配电网之间的过网费，以及所述微电网内的所有发电机组的输出功率，以所述微电网的运行成本最小为目标，构建所述微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略；
确定模块，用于基于所述微电网群与配电网之间的总功率平衡约束、微电网交换功率约束、微电网与配电网之间联络线电力交换的物理限制、微电网之间的交易价格约束、以及所述合作博弈交易策略，以所述交易模式的效益差值最大为目标，确定所述微电网的交易电价和交易电量。
9.如权利要求8所述的调度装置，其特征在于，所述交易模式包括所述微电网群内的微电网之间的互交易，以及所述微电网直接与所述配电网之间的交易；所述待交易电量包括余电电量或缺电电量；
构建策略模块，用于以所述微电网直接与所述配电网之间的交易的最小成本大于微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本为谈判破裂点，构建所述微电网群与配电网之间的合作博弈交易策略；其中，所述微电网群内的微电网之间的交易包括所述微电网群内的余电微电网与缺电微电网之间的交易，且在所述微电网群内的微电网之间进行交易时，所述配电网通过收取过网费约束所述微电网群内的微电网之间的交易。
10.如权利要求9所述的调度装置，其特征在于，所述微电网直接与所述配电网之间的交易的最小成本
Figure FDA0003795660880000041
为：
Figure FDA0003795660880000042
所述微电网群内的微电网之间的互交易的最小成本
Figure FDA0003795660880000043
为：
Figure FDA0003795660880000044
其中，Ccost,t＝∑Pt×ρt，Cd,t＝(1-α)Ps,tρs,t-αPb,tρb,t，
Cint1,t＝Ps,t·β/2，Cint2,t＝Psale,t·β/2，
Figure FDA0003795660880000045
Ccost,t为微电网i在t时段的发电成本，Cd,t为微电网i在t时段电能交易的成本；Cint1,t为微电网与配电网直接交易时，微电网i在t时段产生的过网费，Cint2,t为微电网之间互交易时，微电网i在t时段产生的过网费，Pt为t时段任一发电机组输出的功率；ρt为t时段的任一发电机组的发电成本；Ps,t、Pb,t为微电网与配电网直接交易的电量，ρs,t、ρb,t为微电网与配电网直接交易的电能价格，β为过网费；γ为0时，表示余电微电网点配电网售电，γ为1时，表示缺电微电网从配电网或余电微电网购电；
Figure FDA0003795660880000046
分别为微电网i与微电网j之间的购买和出售的电量，
Figure FDA0003795660880000047
分别为微电网i与微电网j之间的购电和售电的电价，α为1时，表示微电网向配电网购电，α为0时，表示微电网向配电网售电。
11.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序，执行如权利要求1至7任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
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CN117374995A (zh) * 2023-12-08 2024-01-09 国网天津市电力公司东丽供电分公司 一种电力调度优化方法、装置、设备和存储介质
CN118172123A (zh) * 2024-05-14 2024-06-11 山东大学 虚拟电厂内多微电网运行和交易的协同优化方法及系统

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