CN117541294A - 一种基于Stackelberg博弈模型的新能源电力系统的定价方法 - Google Patents
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Abstract
本说明书实施例公开了一种基于Stackelberg博弈模型的新能源电力系统的定价方法,方案可以包括:将每天的时间从早到晚分为T个时间段,其中,第t个时间段的电价表示为p(t):=p(D(t),f(t),W(t)),符号D(t)表示第t个时间段内灵活用电用户的电能总需求,符号f(t)表示第t个时间段内传统用电用户的电能总需求,符号W(t)表示第t个时间段内新能源发电量;根据下述公式确定第t个时间段内的实时电价p(t),t=1,…,T; 表示灵活用电用户的电能总需求;对于用户ui,需要求解的优化问题如下: 通过求解上述问题,可获得n个灵活用电用户各个时间段的用电量,其中第i个用户在第t个时间段的用电量表示为:在获得各个时间段n个灵活用电用户的电能总需求D(t)后,电力供应商G根据各个时间段传统发电方式发电量的方差进而计算出相应的发电成本。
Description
技术领域
本申请涉及新能源技术领域,尤其涉及一种基于Stackelberg博弈模型的新能源电力系统的定价方法。
背景技术
能源危机、环境污染已成为全球共性挑战,为应对这些危机,我国明确指出要构建以新能源为主体的新型电力系统。因此,相关数学理论与算法的研究将为新型电力系统的安全经济高效发展保驾护航。
在电力市场方面,尽管从博弈论视角已取得不少理论成果,但在以新能源为主体的电力市场中,能源架构的转型使得许多灵活用电的用户(如电动汽车等)应运而生,在与传统用电方式相结合的场景中,传统市场交易模式已无法运用,应对其进行新的机制设计,建立双层Stackelberg博弈模型,制定相应的电力系统定价方案,在满足用户用电需求的前提下,充分利用新型能源,将传统发电方式(如火力、水力发电)的成本降至最低。
发明内容
本说明书实施例提供一种基于Stackelberg博弈模型的新能源电力系统的定价方法,以提。
为解决上述技术问题,本说明书实施例是这样实现的:
本说明书实施例提供的一种基于Stackelberg博弈模型的新能源电力系统的定价方法,包括:
将每天的时间从早到晚分为T个时间段,其中,第t个时间段的电价表示为p(t):=p(D(t),f(t),W(t)),符号D(t)表示第t个时间段内灵活用电用户的电能总需求,符号f(t)表示所述第t个时间段内传统用电用户的电能总需求,符号W(t)表示所述第t个时间段内新能源发电量;
根据下述公式确定第t个时间段内的实时电价p(t),t=1,…,T;
其中,符号表示灵活用电用户的电能总需求;
对于用户ui,需要求解的优化问题如下:
其中,符号i表示区域内灵活用电的用户的序号,所述区域内灵活用电的用户数目为n,各个用户分别用u1,…,un表示,符号Di(t)表示第i个用户在第t个时间段的用电量,
其中,符号Gi表示用户ui的用电总需求;通过求解上述博弈问题,可获得n个灵活用电用户各个时间段的用电量,其中第i个用户在第t个时间段的用电量表示为:
在获得各个时间段n个灵活用电用户的电能总需求D(t)后,电力供应商G基于下式根据各个时间段传统发电方式发电量的方差进而计算出相应的发电成本,
其中,符号c表示传统发电量在各个时间段的平均值,
优选的,将每天的时间从早到晚分为24个时间段。
本说明书一个实施例至少能够达到以下有益效果:
本说明书实施例技术提出一种基于Stackelberg博弈模型的新能源电力系统定价方法,利用该定价方案,在底层用户的用电需求达到均衡的同时,可以充分利用新型能源,将发电成本降至最低,实现社会效益的最大化。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书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申请中记载的一些实施例,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为本说明书实施例提供的一种基于Stackelberg博弈模型的新能源电力系统的定价方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本说明书一个或多个实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书一个或多个实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本说明书的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例,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,都属于本说明书一个或多个实施例保护的范围。
应当理解,尽管在本申请文件中可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。
下面先对本说明书实施例技术方案中涉及到的技术术语进行统一说明,以便于更加清楚地说明本说明书实施例技术方案。
初始设置:设S为某区域的新能源电力市场,G为该电力市场的电力供应商,其主要功能为制定实时电价并为用户输送电能;本方法将每天从早到晚分为T个时间段(通常T=24),第t个时间段的电价为p(t):=p(D(t),f(t),W(t)),它是第t个时间段灵活用电用户的电能总需求D(t)、传统用电用户的电能总需求f(t)以及新能源发电量W(t)的函数,t=1,…,T;假设该区域灵活用电的用户数目为n,分别用u1,…,un表示,其中第i个用户在第t个时间段的用电量为Di(t),i=1,…,n;t=1,…,T,于是
为降低发电成本,实现社会效益最大化,依次执行如下步骤一至步骤三:
步骤一:电力供应商G首先制定各个时间段的实时电价p(t)。
第t个时间段的定价方案为
其中,符号表示灵活用电用户的电能总需求。
步骤二:在获得上述实时价格方案后,n个灵活用电的用户需要制定各个时间段的用电量,在保证用电总需求的前提下,使得自身的用电成本最低。具体而言,对于第i个用户ui,需要求解的优化问题如下:
其中Gi表示用户ui的用电总需求。通过求解上述博弈问题,可获得n个灵活用电用户各个时间段的用电量,其中第i个用户在第t个时间段的用电量为
步骤三:在获得各个时间段n个灵活用电用户的电能总需求D(t)后,电力供应商G需计算相应的发电成本,这里主要考虑各个时间段传统发电方式发电量的方差,即
其中表示传统发电量在各个时间段的平均值。
通过计算可知,在步骤一所示的定价方案条件下,上述发电成本降至最低,传统发电方式发电量的波动幅度为零,实现了社会效益的最大化。
本说明书实施例技术提出一种基于Stackelberg博弈模型的新能源电力系统定价方法,利用该定价方案,在底层用户的用电需求达到均衡的同时,可以充分利用新型能源,将发电成本降至最低,实现社会效益的最大化。
上述对本说明书特定实施例进行了描述,在一些情况下,在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本说明书实施例提供的装置、设备与方法是对应的,因此,装置、设备也具有与对应方法类似的有益技术效果,由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明,因此,这里不再赘述对应装置、设备的有益技术效果。
在20世纪90年代,对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如,对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而,随着技术的发展,当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此,不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如,可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray,FPGA))就是这样一种集成电路,其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字符系统“集成”在一片PLD上,而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且,如今,取代手工地制作集成电路芯片,这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现,它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似,而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写,此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language,HDL),而HDL也并非仅有一种,而是有许多种,如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等,目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚,只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中,就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
控制器可以按任何适当的方式实现,例如,控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式,控制器的例子包括但不限于以下微控制器:ARC 625D、AtmelAT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320,存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件,而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至,可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元,具体可以由计算机芯片或实体实现,或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的,计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
为了描述的方便,描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然,在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中,计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字符多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带式磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定,计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media),如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述,例如程序模块。一般地,程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请,在这些分布式计算环境中,由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中,程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (2)
1.一种基于Stackelberg博弈模型的新能源电力系统的定价方法,其特征在于,所述方法包括:
将每天的时间从早到晚分为T个时间段,其中,第t个时间段的电价表示为p(t):=p(D(t),f(t),W(t)),符号D(t)表示第t个时间段内灵活用电用户的电能总需求,符号f(t)表示所述第t个时间段内传统用电用户的电能总需求,符号W(t)表示所述第t个时间段内新能源发电量;
根据下述公式确定第t个时间段内的实时电价p(t),t=1,…,T;
其中,符号表示灵活用电用户的电能总需求;
对于用户ui,需要求解的优化问题如下:
其中,符号i表示区域内灵活用电的用户的序号,所述区域内灵活用电的用户数目为n,各个用户分别用u1,…,un表示,符号Di(t)表示第i个用户在第t个时间段的用电量,
其中,符号Gi表示用户ui的用电总需求;通过求解上述博弈问题,可获得n个灵活用电用户各个时间段的用电量,其中第i个用户在第t个时间段的用电量表示为:
在获得各个时间段n个灵活用电用户的电能总需求D(t)后,电力供应商G基于下式根据各个时间段传统发电方式发电量的方差进而计算出相应的发电成本,
其中,符号c表示传统发电量在各个时间段的平均值,
2.根据权利要求1所述的基于Stackelberg博弈模型的新能源电力系统的定价方法,其特征在于,将每天的时间从早到晚分为24个时间段。
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