CN116342166A - 一种基于多区域共享的能量博弈调控方法和设备 - Google Patents

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CN116342166A CN202310351390.6A CN202310351390A CN116342166A CN 116342166 A CN116342166 A CN 116342166A CN 202310351390 A CN202310351390 A CN 202310351390A CN 116342166 A CN116342166 A CN 116342166A
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张军
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Abstract

本发明公开了一种基于多区域共享的能量博弈调控方法和设备。所述方法包括以下步骤:构建能量共享主体模型,包括产消者的用电综合效益模型和能量运营商的收益模型;能量运营商以收益最大为目标函数,得到调度结果;产消者根据能量运营商提供的区域内部电价,追求更大的收益效果;能量运营商根据共享储能系统调度结果,追求更小的运营成本;若产消者与能量运营商的博弈决策结果均不发生变化,则将该交易结果作为最终的能量交易调控方案,否则返回继续重复迭代。本发明为新能源与共享储能蓬勃发展背景下的电力系统运行管理提供技术方案,增强区域间能量共享,促进可再生能源消纳。

Description

一种基于多区域共享的能量博弈调控方法和设备
技术领域
本发明涉及电力系统运行控制领域,具体涉及一种基于多区域共享的能量博弈调控方法和设备。
背景技术
大力发展可再生能源,实现能源结构清洁化与低碳化,已成为社会发展的共识。然而,随着具有间歇性、随机性特点的可再生能源快速发展,电网面临着前所未有的新能源消纳压力。
目前,国内外为了对用户侧新能源出力波动进行消纳优化,主要采用配置储能系统、需求响应等方法,从而尽可能地促使区域内能量共享消纳,降低对上级电网的负荷峰谷波动冲击。虽然储能发展具有极大的应用前景,但是由于投资成本较高、回报周期较长等诸方面因素,阻碍了其在用户侧的推广与普及。而共享储能可以在用户间分担储能建设维护成本、提高储能利用效率与其运营效益。同时,随着分布式光伏的快速铺设,大量光伏出力设备被安装到许多社区的楼宇当中,以此节约用电成本。在电力市场需求侧交易改革的背景下,一定区域内的社区楼宇集群能源状况可以被整合为一个主体,根据当前市场上电力交易的价格与自身净负荷情况,参与到需求响应的环节当中。
为了平衡交易过程中各方主体的利益,可以引入博弈论来量化与研究此类问题。已有关于能量共享的博弈研究中,如文献《基于合作博弈的产销者社区分布式光伏与共享储能容量优化》,多是仅考虑一个运营商与多个用户之间的博弈研究,运营商容易利用市场优势恶意抬高电价,从而追求更多利益。同时,用户主体之间多是仅考虑以合作联盟的形式,采用Shapley值法等方法分配利益,而用户的边际贡献往往涉及到用户具体的用电效益隐私,不能很好地被收集并反应真实情况,无法解决更为贴合实际场景的能量共享优化问题。在现实场景中,不同用能区域的负荷特性不同,其共享储能配置及调度优化情况需要做出与区域负荷特性相匹配的改变。此外,运营商为了更好地追求由需求响应带来的经济效益,对不同区域所设置的分时电价优化也应随其负荷特性变化而发生变化。
发明内容
因此,针对上述问题,本发明的目的在于解决多区域环境下能量共享的调度问题,以满足区域用电需求,同时提高产消者和能量运营商的经济效益,并尽可能地消纳新能源。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
一种基于多区域共享的能量博弈调控方法,包括以下步骤:
S1、初始化产消者、能量运营商信息,根据净负荷情况,划分N个交易区域,并确定不同区域的购电量与售电量;所述交易区域为产消者可以选择进行电能购买或出售的能量运营商管辖区域;所述购电量为同一区域中所有需要购电的产消者对应的总需求电量;所述售电量为同一区域中所有需要售电的产消者对应的总盈余电量;
S2、构建能量共享主体模型,包括产消者的用电综合效益模型和能量运营商的收益模型;
S3、根据产消者提交的购售电信息,能量运营商以收益最大为目标函数,通过计算求解调度结果,得到区域内部电价值、共享储能系统调度结果、区域内部和区域之间的能量共享值;
S4、产消者根据能量运营商提供的区域内部电价,可通过修改购售电量、选择交易的区域,追求更大的收益效果;能量运营商根据共享储能系统调度结果,可重新确定共享储能的配置容量,追求更小的运营成本;
S5、若产消者与能量运营商的博弈决策结果均不发生变化,则将该交易结果作为最终的能量交易调控方案,否则返回到步骤S3,继续重复迭代。
进一步地,步骤S2中,对于产消者,根据其利益特征构建其用电综合效益模型,初始化其购售电量,交易区域变量;对于能量运营商,根据其利益特征构建其收益模型,并初始化其管辖区域内的内部电价、储能容量、储能功率。
进一步地,针对任一产消者的用电综合效益模型包括:用电效益部分和电能交易效益部分,具体如下:
构建用电效益部分为:
Figure SMS_1
其中,
Figure SMS_2
是产消者i在区域n、时间t内的用电效益;/>
Figure SMS_3
是产消者i在区域n、时间t内的实际用电量;/>
Figure SMS_4
是产消者i在区域n、时间t内的效益系数,其值越高表示产消者越积极消耗电能以获得更大的效益;
构建电能交易效益部分为:
Figure SMS_5
其中,
Figure SMS_6
是产消者i在区域n、时间t内参与交易过程中的售电利润或用电支出;
Figure SMS_7
分别表示产消者i在区域n、时间t内向运营商购买电能的购电电价、出售电能的售电电价;/>
Figure SMS_8
表示产消者i在时间t内是否选择在区域n进行交易,当/>
Figure SMS_9
时表明用户选择该区域进行交易,反之则为/>
Figure SMS_10
进一步地,能量运营商的收益模型包括:电能调度收益模型、共享储能系统模型;
所述电能调度收益模型为:
Figure SMS_11
其中,Ropr为运营商在区域n、时间t内的经营收入;
Figure SMS_12
分别为区域n内第t时段的用户购电额度与售电额度;γmid为电能在中低压配电网传输时所需缴纳给电网的过路费;
所述共享储能系统模型为:
Figure SMS_13
Figure SMS_14
Figure SMS_15
其中,
Figure SMS_18
为区域n的共享储能系统在时间t+1内的储能状态;/>
Figure SMS_20
为区域n共享储能系统在时间t内的储能状态;/>
Figure SMS_23
为共享储能系统的最大容量;/>
Figure SMS_17
为共享储能系统在时间t内的充放电功率;/>
Figure SMS_19
为共享储能系统的最大充放电功率;/>
Figure SMS_21
表示区域n共享储能系统在时间t内充电,/>
Figure SMS_22
表示区域n共享储能系统在时间t内放电,
Figure SMS_16
表示区域n共享储能系统在时间t内不充电不放电。
进一步地,步骤S3中,根据购售电信息与产消者的用电综合效益模型和能量运营商的收益模型,通过对产消者的收益函数关于用电量进行求一阶导并使之等于零,得到最佳用电量后代入能量运营商的收益函数,并计算得到区域内部电价值,共享储能系统容量及充放电状态值,区域之间的能量共享值;
当区域内产消者的总售电量大于总购电量时,区域内部整体处于余电状态能量运营商电能调度过程如下:
首先将当前产消者出售的富余电量优先调度至当前需要购入缺额电量的产消者处,满足用电需求;
其次,剩余电量将视情况有两种调度方案:一是当前区域的购电电价较高时,且其他区域有购电需求,可将电量出售至其他区域;二是将电量存入共享储能系统,为储能系统在缺电时段放电做准备;如果此时仍有剩余电量,则将剩余电能上网;
当区域内产消者的总售电量小于总购电量时,区域内部整体处于缺电状态,能量运营商电能调度过程如下:
首先将当前产消者出售的富余电量优先调度至当前需要购入缺额电量的产消者处,满足用电需求;
其次,缺额电量将视情况有两种调度方案:一是其他区域的购电电价比电网低时,且其他区域有富余电量,可向其尽可能地购买电量;二是共享储能系统进行放电,满足用电需求;如果此时仍有缺额电量,则向电网购买电能,补足用电需求。
进一步地,在能量运营商电能调度过程中,应满足如下约束:
各区域电量平衡约束:
Figure SMS_24
各区域内部电价约束条件:
Figure SMS_25
n={1,2,…,N},t={1,2,…,24}
其中,
Figure SMS_26
为时间t内区域n与电网的交互功率;/>
Figure SMS_27
为时间t内各个区域之间的能量互相输入与输出功率;/>
Figure SMS_28
分别表示产消者i在区域n、时间t内向电网购买电能的购电电价、出售电能的售电电价。
进一步地,步骤S4中,产消者和能量运营商均可根据调度结果,对自身参数进行修改,以追求更好的效益;具体步骤如下:
S4.1、产消者可重新选择能使其用电综合效益更好的交易区域,并调整自身用电量,交易区域的选择与调整用电量的过程应满足如下约束:
Figure SMS_29
Figure SMS_30
其中,
Figure SMS_31
分别表示产消者i在区域n、时间t内的最小、最大用电量;
S4.2、能量运营商根据步骤S3中的调度结果,可重新确定共享储能配置容量,能量运营商的收益模型以最大化电能调度收益,最小化运营与投资成本为目标函数,具体为:
Figure SMS_32
Figure SMS_33
Figure SMS_34
其中,Rtrans为能量运营商在调度优化所有区域能量时的运营成本;γhigh为电能在高压输电网传输时,所需缴纳给电网的过路费,当区域n中电能购买需求大于出售供给时,需要经由高压电网上传输的电能等于接受来自其他区域能量的额度,反之同理;Csto为能量运营商在区域中储能设备所需的投资成本;Cinv,n为区域n的单位容量储能设备年化投资成本;Cmain,n为区域n的单位功率储能设备成本;r为贴现率;ln为区域n中储能设备运行寿命。
进一步地,步骤S5中,根据重新计算得到的产消者选择结果与储能容量配置结果,判断决策结果与上一次比较是否发生改变;如果决策结果发生改变,则返回步骤S3继续进行迭代计算,直到决策结果不再发生变化;如果决策结果相同,则将本次交易的决策结果作为最终能量交易调控方案。
一种基于多区域能量共享的博弈调控设备,包括:
确定单元,用于确定参与区域能量共享的产消者信息,包括其选择交易区域变量和实际用电量;用于确定参与区域能量共享的能量运营商信息,包括其所设置区域内部电价、储能充放电状态值和区域间能量共享值;
建立单元,用于根据产消者与能量运营商信息,建立产消者用电综合效益模型和能量运营商收益模型,并能够通过对相关参数进行求导转化,最终能建立以能量运营商收益最大化、运营与投资成本最小化为目标函数的多区域能量共享博弈模型;
求解单元,用于对多区域能量共享博弈模型进行求解,判断是否博弈迭代结束,最终得到多区域能量共享博弈模型的最优参数配置,以使产消者与能量运营商能根据获得的最优参数进行能量交易调控。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
本发明提供的提出一种基于多区域共享的能量博弈调控方法具有如下显著效果:优化调度了多区域之间的能量共享利用,使得各区域的用户的用电综合效益得以提升,也使能量运营商的经营收益提高,同时还能提高下系统消纳新能源的能力,得到的调度方法更加符合实际。
附图说明
图1为基于多区域共享的能量博弈调控方法的步骤示意图;
图2为调度结果状态对比图;
图3为产消者收益对比图;
图4为本发明实施例1中的能量运营商收益对比图;
图5为本发明实施例1中的系统净负荷对比图;
图6为本发明实施例1中的产消者净负荷状态图;
图7为本发明实施例2中的能量运营商收益对比图;
图8为本发明实施例2中的系统净负荷对比图;
图9为本发明实施例2中的产消者净负荷状态图;
图10为本发明实施例3中的能量运营商收益对比图;
图11为本发明实施例3中的系统净负荷对比图;
图12为本发明实施例3中的产消者净负荷状态图。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本发明的具体实施做进一步说明。显然所述的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。
实施例:
一种基于多区域共享的能量博弈调控方法,如图1所示,包括以下步骤:
S1、初始化产消者、能量运营商信息,根据净负荷情况,划分N个交易区域,并确定不同区域的购电量与售电量;所述交易区域为产消者可以选择进行电能购买或出售的能量运营商管辖区域;所述购电量为同一区域中所有需要购电的产消者对应的总需求电量;所述售电量为同一区域中所有需要售电的产消者对应的总盈余电量;
S2、构建能量共享主体模型,包括产消者的用电综合效益模型和能量运营商的收益模型;
对于产消者,根据其利益特征构建其用电综合效益模型,初始化其购售电量,交易区域变量;对于能量运营商,根据其利益特征构建其收益模型,并初始化其管辖区域内的内部电价、储能容量、储能功率。
针对任一产消者的用电综合效益模型包括:用电效益部分和电能交易效益部分,具体如下:
构建用电效益部分为:
Figure SMS_35
其中,
Figure SMS_36
是产消者i在区域n、时间t内的用电效益;/>
Figure SMS_37
是产消者i在区域n、时间t内的实际用电量;/>
Figure SMS_38
是产消者i在区域n、时间t内的效益系数,其值越高表示产消者越积极消耗电能以获得更大的效益;
构建电能交易效益部分为:
Figure SMS_39
其中,
Figure SMS_40
是产消者i在区域n、时间t内参与交易过程中的售电利润或用电支出;
Figure SMS_41
分别表示产消者i在区域n、时间t内向运营商购买电能的购电电价、出售电能的售电电价;/>
Figure SMS_42
表示产消者i在时间t内是否选择在区域n进行交易,当/>
Figure SMS_43
时表明用户选择该区域进行交易,反之则为/>
Figure SMS_44
所述能量运营商的区域内运营模型包括:电能调度收益模型、共享储能系统模型;
所述电能调度收益模型为:
Figure SMS_45
其中,Ropr为运营商在区域n、时间t内的经营收入;
Figure SMS_46
分别为区域n内第t时段的用户购电额度与售电额度;γmid为电能在中低压配电网传输时所需缴纳给电网的过路费;
所述共享储能系统模型为:
Figure SMS_47
Figure SMS_48
Figure SMS_49
其中,
Figure SMS_51
为区域n的共享储能系统在时间t+1内的储能状态;/>
Figure SMS_53
为区域n共享储能系统在时间t内的储能状态;/>
Figure SMS_55
为共享储能系统的最大容量;/>
Figure SMS_52
为共享储能系统在时间t内的充放电功率;/>
Figure SMS_54
为共享储能系统的最大充放电功率;/>
Figure SMS_56
表示区域n共享储能系统在时间t内充电,/>
Figure SMS_57
表示区域n共享储能系统在时间t内放电,
Figure SMS_50
表示区域n共享储能系统在时间t内不充电不放电。
S3、根据产消者提交的购售电信息,能量运营商以收益最大为目标函数,通过计算求解调度结果,得到区域内部电价值、共享储能系统调度结果、区域内部和区域之间的能量共享值;
根据购售电信息与产消者的用电综合效益模型和能量运营商的收益模型,通过对产消者的收益函数关于用电量进行求一阶导并使之等于零,得到最佳用电量后代入能量运营商的收益函数,并计算得到区域内部电价值,共享储能系统容量及充放电状态值,区域之间的能量共享值;
当区域内产消者的总售电量大于总购电量时,区域内部整体处于余电状态能量运营商电能调度过程如下:
首先将当前产消者出售的富余电量优先调度至当前需要购入缺额电量的产消者处,满足用电需求;
其次,剩余电量将视情况有两种调度方案:一是当前区域的购电电价较高时,且其他区域有购电需求,可将电量出售至其他区域;二是将电量存入共享储能系统,为储能系统在缺电时段放电做准备;如果此时仍有剩余电量,则将剩余电能上网;
当区域内产消者的总售电量小于总购电量时,区域内部整体处于缺电状态,能量运营商电能调度过程如下:
首先将当前产消者出售的富余电量优先调度至当前需要购入缺额电量的产消者处,满足用电需求;
其次,缺额电量将视情况有两种调度方案:一是其他区域的购电电价比电网低时,且其他区域有富余电量,可向其尽可能地购买电量;二是共享储能系统进行放电,满足用电需求;如果此时仍有缺额电量,则向电网购买电能,补足用电需求;
在能量运营商电能调度过程中,应满足如下约束:
各区域电量平衡约束:
Figure SMS_58
各区域内部电价约束条件:
Figure SMS_59
n={1,2,…,N},t={1,2,…,24}
其中,
Figure SMS_60
为时间t内区域n与电网的输送功率;/>
Figure SMS_61
为时间t内区域间的能量互相输入与输出功率;/>
Figure SMS_62
分别表示产消者i在区域n、时间t内向电网购买电能的购电电价、出售电能的售电电价。
S4、产消者根据能量运营商提供的区域内部电价,可通过修改购售电量、选择交易的区域,追求更大的收益效果;能量运营商根据共享储能系统调度结果,可重新确定共享储能的配置容量,追求更小的运营成本;
产消者和能量运营商均可根据调度结果,对自身参数进行修改,以追求更好的效益;具体步骤如下:
S4.1、产消者可重新选择能使其用电综合效益更好的交易区域,并调整自身用电量;交易区域的选择与调整用电量的过程应满足如下约束:
Figure SMS_63
Figure SMS_64
其中,
Figure SMS_65
分别表示产消者i在区域n、时间t内的最小、最大用电量;
S4.2、能量运营商根据所述的调度结果,可重新确定共享储能配置容量,能量运营商的收益模型以最大化电能调度收益,最小化运营与投资成本为目标函数,具体为:
Figure SMS_66
Figure SMS_67
Figure SMS_68
其中,Rtrans为能量运营商在调度优化所有区域能量时的运营成本;γhigh为电能在高压输电网传输时,所需缴纳给电网的过路费,当区域n中电能购买需求大于出售供给时,需要经由高压电网上传输的电能等于接受来自其他区域能量的额度,反之同理;Csto为能量运营商在区域中储能设备所需的投资成本;Cinv,n为区域n的单位容量储能设备年化投资成本;Cmain,n为区域n的单位功率储能设备成本;r为贴现率;ln为区域n中储能设备运行寿命。
S5、若所述产消者与能量运营商的博弈决策结果均不发生变化,则将该交易结果作为最终的能量交易调控方案,否则返回到步骤S3,继续重复迭代;
根据重新计算得到的产消者选择结果与储能容量配置结果,判断决策结果与上一次比较是否发生改变;如果决策结果发生改变,则应继续进行迭代计算,直到决策结果不再发生变化;如果决策结果相同,则将本次交易的决策结果作为最终能量交易调控方案。
一种基于多区域能量共享的博弈调控设备,所述设备包括:
确定单元,用于确定参与区域能量共享的产消者信息,包括其选择交易区域变量、实际用电量;用于确定参与区域能量共享的能量运营商信息,包括其所设置区域内部电价、储能充放电状态值、区域间能量共享值;
建立单元,用于根据产消者与能量运营商信息,建立产消者用电综合效益模型、能量运营商收益模型、能量运营商成本模型,并能够通过对相关参数进行求导转化,最终能建立以能量运营商收益最大化、成本最小化为目标函数的多区域能量共享博弈模型;
求解单元,用于对所述基于多区域能量共享的博弈模型进行求解,判断是否博弈迭代结束,最终得到所述的多区域能量共享博弈模型的最优参数配置,以使产消者与能量运营商能根据所述最优配置参数进行能量交易调控。
本实施例中,为了验证本发明所提方法的有效性,以南方某省市的楼宇集群用户为例,进行仿真分析;
其中,各楼宇集群用户的光伏出力与负荷水平如图2所示。假定用户1、2、3原本接在区域1电网上,用户4、5接在区域2电网上,用户6、7接在区域3电网上。用户可以通过调节低压侧开关,将线路重新接到邻近的不同区域电网上。用户1至3可以选择区域1和2,用户4至7可以选择区域2和3。各用户的净负荷水平附录图所示。10kV线路过网费为0.015元/度,110kV线路过网费为0.01元/度。在每个区域中配备储能设备单位容量投资成本为1500元/kWh,单位功率投资成本为300元/kWh,运行寿命为10年,贴现率取4.9%。为了更好地说明本文所提方案的优越性,将通过设置如下三个场景进行分析比较:
场景1:用户按照电网电价与能量运营商进行交易,并独立调用储能进行优化调度;
场景2:基于合作博弈,用户之间形成联盟,完成区域之间与区域内部的能量互济,并根据运营商设置的电价,利用储能系统与调整自身负荷参与优化调度,并最终通过Shapley值法分配利益;
场景3:本发明所提的多区域能量共享优化策略,基于主从博弈,由能量运营商作为领导者,为不同交易区域设置差异化电价,并完成含储能在内的能量优化调度;用户作为跟随者,根据区域间电价选择交易区域、调整自身负荷;
根据步骤S1~步骤S5,三种场景下得到的优化调度运行结果图3所示,本实施例中,产消者、能量运营商的收入对比如图4、图5所示,得到的净负荷对比图如图6所示;
通过计算可知三种场景下的收益结果如表1所示。
表1
Figure SMS_69
由表1可知,在场景3下的产消者日效益分别比场景2和场景1高748元、151元;同时,在计及能量运营商的运营成本之后,场景3下的能量运营商日总收益分别比场景2和场景1高0.16万元、0.37万元。
如图5所示,可见场景3能够在系统中存在光伏出力剩余时,储存与消纳最多的电能,减少倒送功率;而在晚间电能缺乏时,又能够放电满足系统用电需求,为电网整体的削峰填谷作用起到更好的效果。
实施例2:
本实施例中,代入不同的算例数据,得到算例2的计算结果:
算例2:
Figure SMS_70
图7、8、9分别是算例2的用户收益变化、运营商收益、系统负荷波动变化的状况图。
实施例3:
本实施例中,代入不同的算例数据,得到算例3的计算结果:
算例3:
Figure SMS_71
图10、图11、图12分别是算例3的用户收益变化、运营商收益、系统负荷波动变化的状况图。
由此可见,对于能量运营商而言,相比起用户以电网电价交易、以往多数研究模型采用的合作联盟模式与Shapley值法分配利益方法,本发明所提的基于多区域共享的能量博弈调控方法能够取得更好经济收益;对于用户而言,一方面,用户可以根据所在区域的电价情况调整用能情况,另一方面,用户根据自身能量盈亏状态,可以选择切换低压侧开关,转而连接到另一个电价更符合自身利益的交易区域参与优化过程,能够在很好保护自身隐私的同时,提高综合用电效益,降低了能量运营商利用自身竞争优势恶意获利带来的风险,实现双方利益的制约均衡。同时,在满足区域内用户用电需求的同时,改善光伏发电用户消纳情况,减少了对储能系统频繁充放电的依赖,更充分地发挥储能系统时移特性,并降低能量运营商经营区域内整体的净负荷峰谷差。。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他任何未背离本发明的精神实质和原理下所作的修改、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多区域共享的能量博弈调控方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、初始化产消者、能量运营商信息,根据净负荷情况,划分N个交易区域,并确定不同区域的购电量与售电量;所述交易区域为产消者可以选择进行电能购买或出售的能量运营商管辖区域;所述购电量为同一区域中所有需要购电的产消者对应的总需求电量;所述售电量为同一区域中所有需要售电的产消者对应的总盈余电量;
S2、构建能量共享主体模型,包括产消者的用电综合效益模型和能量运营商的收益模型;
S3、根据产消者提交的购售电信息,能量运营商以收益最大为目标函数,通过计算求解调度结果,得到区域内部电价值、共享储能系统调度结果、区域内部和区域之间的能量共享值;
S4、产消者根据能量运营商提供的区域内部电价,可通过修改购售电量、选择交易的区域,追求更大的收益效果;能量运营商根据共享储能系统调度结果,可重新确定共享储能的配置容量,追求更小的运营成本;
S5、若产消者与能量运营商的博弈决策结果均不发生变化,则将该交易结果作为最终的能量交易调控方案,否则返回到步骤S3,继续重复迭代。
2.根据权利要求1所述的基于多区域共享的能量博弈调控方法,其特征在于,步骤S2中,对于产消者,根据其利益特征构建其用电综合效益模型,初始化其购售电量,交易区域变量;对于能量运营商,根据其利益特征构建其收益模型,并初始化其管辖区域内的内部电价、储能容量、储能功率。
3.根据权利要求2所述的基于多区域共享的能量博弈调控方法,其特征在于,针对任一产消者的用电综合效益模型包括:用电效益部分和电能交易效益部分,具体如下:
构建用电效益部分为:
Figure FDA0004161755550000021
其中,
Figure FDA0004161755550000022
是产消者i在区域n、时间t内的用电效益;/>
Figure FDA0004161755550000023
是产消者i在区域n、时间t内的实际用电量;/>
Figure FDA0004161755550000024
是产消者i在区域n、时间t内的效益系数,其值越高表示产消者越积极消耗电能以获得更大的效益;
构建电能交易效益部分为:
Figure FDA0004161755550000025
其中,
Figure FDA0004161755550000026
是产消者i在区域n、时间t内参与交易过程中的售电利润或用电支出;
Figure FDA0004161755550000027
分别表示产消者i在区域n、时间t内向运营商购买电能的购电电价、出售电能的售电电价;/>
Figure FDA0004161755550000028
表示产消者i在时间t内是否选择在区域n进行交易,当/>
Figure FDA0004161755550000029
时表明用户选择该区域进行交易,反之则为/>
Figure FDA00041617555500000210
4.根据权利要求2所述的基于多区域共享的能量博弈调控方法,其特征在于,能量运营商的收益模型包括:电能调度收益模型、共享储能系统模型;
所述电能调度收益模型为:
Figure FDA00041617555500000211
其中,Ropr为运营商在区域n、时间t内的经营收入;
Figure FDA00041617555500000212
分别为区域n内第t时段的用户购电额度与售电额度;γmid为电能在中低压配电网传输时所需缴纳给电网的过路费;
所述共享储能系统模型为:
Figure FDA0004161755550000031
Figure FDA0004161755550000032
Figure FDA0004161755550000033
其中,
Figure FDA0004161755550000034
为区域n的共享储能系统在时间t+1内的储能状态;/>
Figure FDA0004161755550000035
为区域n共享储能系统在时间t内的储能状态;/>
Figure FDA0004161755550000036
为共享储能系统的最大容量;/>
Figure FDA0004161755550000037
为共享储能系统在时间t内的充放电功率;/>
Figure FDA0004161755550000038
为共享储能系统的最大充放电功率;/>
Figure FDA0004161755550000039
表示区域n共享储能系统在时间t内充电,/>
Figure FDA00041617555500000310
表示区域n共享储能系统在时间t内放电,
Figure FDA00041617555500000311
表示区域n共享储能系统在时间t内不充电不放电。
5.根据权利要求1所述的基于多区域共享的能量博弈调控方法,其特征在于,步骤S3中,根据购售电信息与产消者的用电综合效益模型和能量运营商的收益模型,通过对产消者的收益函数关于用电量进行求一阶导并使之等于零,得到最佳用电量后代入能量运营商的收益函数,并计算得到区域内部电价值,共享储能系统容量及充放电状态值,区域之间的能量共享值;
当区域内产消者的总售电量大于总购电量时,区域内部整体处于余电状态能量运营商电能调度过程如下:
首先将当前产消者出售的富余电量优先调度至当前需要购入缺额电量的产消者处,满足用电需求;
其次,剩余电量将视情况有两种调度方案:一是当前区域的购电电价较高时,且其他区域有购电需求,可将电量出售至其他区域;二是将电量存入共享储能系统,为储能系统在缺电时段放电做准备;如果此时仍有剩余电量,则将剩余电能上网;
当区域内产消者的总售电量小于总购电量时,区域内部整体处于缺电状态,能量运营商电能调度过程如下:
首先将当前产消者出售的富余电量优先调度至当前需要购入缺额电量的产消者处,满足用电需求;
其次,缺额电量将视情况有两种调度方案:一是其他区域的购电电价比电网低时,且其他区域有富余电量,可向其尽可能地购买电量;二是共享储能系统进行放电,满足用电需求;如果此时仍有缺额电量,则向电网购买电能,补足用电需求。
6.根据权利要求5所述的基于多区域共享的能量博弈调控方法,其特征在于,在能量运营商电能调度过程中,应满足如下约束:
各区域电量平衡约束:
Figure FDA0004161755550000041
各区域内部电价约束条件:
Figure FDA0004161755550000042
其中,
Figure FDA0004161755550000043
为时间t内区域n与电网的交互功率;/>
Figure FDA0004161755550000044
为时间t内各个区域之间的能量互相输入与输出功率;/>
Figure FDA0004161755550000045
分别表示产消者i在区域n、时间t内向电网购买电能的购电电价、出售电能的售电电价。
7.根据权利要求1所述的基于多区域共享的能量博弈调控方法,其特征在于,步骤S4中,产消者和能量运营商均可根据调度结果,对自身参数进行修改,以追求更好的效益;具体步骤如下:
S4.1、产消者可重新选择能使其用电综合效益更好的交易区域,并调整自身用电量,交易区域的选择与调整用电量的过程应满足如下约束:
Figure FDA0004161755550000051
Figure FDA0004161755550000052
其中,
Figure FDA0004161755550000053
分别表示产消者i在区域n、时间t内的最小、最大用电量;
S4.2、能量运营商根据步骤S3中的调度结果,可重新确定共享储能配置容量,能量运营商的收益模型以最大化电能调度收益,最小化运营与投资成本为目标函数,具体为:
Figure FDA0004161755550000054
Figure FDA0004161755550000055
Figure FDA0004161755550000056
其中,Rtrans为能量运营商在调度优化所有区域能量时的运营成本;γhigh为电能在高压输电网传输时,所需缴纳给电网的过路费,当区域n中电能购买需求大于出售供给时,需要经由高压电网上传输的电能等于接受来自其他区域能量的额度,反之同理;Csto为能量运营商在区域中储能设备所需的投资成本;Cinv,n为区域n的单位容量储能设备年化投资成本;Cmain,n为区域n的单位功率储能设备成本;r为贴现率;ln为区域n中储能设备运行寿命。
8.根据权利要求7所述的基于多区域共享的能量博弈调控方法,其特征在于,步骤S5中,根据重新计算得到的产消者选择结果与储能容量配置结果,判断决策结果与上一次比较是否发生改变;如果决策结果发生改变,则返回步骤S3继续进行迭代计算,直到决策结果不再发生变化;如果决策结果相同,则将本次交易的决策结果作为最终能量交易调控方案。
9.基于权利要求1至8任一项基于多区域共享的能量博弈调控方法的一种基于多区域能量共享的博弈调控设备,其特征在于,所述设备包括:
确定单元,用于确定参与区域能量共享的产消者信息,包括其选择交易区域变量和实际用电量;用于确定参与区域能量共享的能量运营商信息,包括其所设置区域内部电价、储能充放电状态值和区域间能量共享值;
建立单元,用于根据产消者与能量运营商信息,建立产消者用电综合效益模型和能量运营商收益模型,并能够通过对相关参数进行求导转化,最终能建立以能量运营商收益最大化、运营与投资成本最小化为目标函数的多区域能量共享博弈模型;
求解单元,用于对多区域能量共享博弈模型进行求解,判断是否博弈迭代结束,最终得到多区域能量共享博弈模型的最优参数配置,以使产消者与能量运营商能根据获得的最优参数进行能量交易调控。
10.一种设备,包括处理器、存储器及能够存储在存储器上并通过处理器运行的计算机程序,其特征在于,所述电子设备能执行所述程序时能够如权利要求1至8任一项基于多区域共享的能量博弈调控方法的步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117036100A (zh) * 2023-08-18 2023-11-10 北京知达客信息技术有限公司 一种虚拟电厂资源聚合动态调度系统

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