[發(fā)明專利]含多主體的多能互補微電網(wǎng)能量管理方法

在審

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• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107330549A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設計）人: 劉念;王杰
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246
• 代理人: 朱琨

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)微電網(wǎng)技術(shù)領域，尤其涉及一種含多主體的多能互補微電網(wǎng)能量管理方法。

背景技術(shù)

隨著化石能源的廣泛使用，使得環(huán)境危機日益惡化及能源消耗逐年增加，能源互聯(lián)網(wǎng)的問題受到廣泛關注。因此通過建設能源互聯(lián)網(wǎng)，使得能源系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多能源的開放互聯(lián)和能量自由傳輸，允許各種參與者和大量用戶的開放進入，實現(xiàn)能源資源的優(yōu)化配置，具有重大意義。然而在能源互聯(lián)網(wǎng)中參與決策的主體規(guī)模相比傳統(tǒng)電網(wǎng)將急劇增加，同時，各決策主體之間存在相互博弈特性，由于各決策主體均有自身不同的獨立特性，且分屬不同的利益主體，如何協(xié)調(diào)能源互聯(lián)網(wǎng)中各決策主體，從而平衡和優(yōu)化有關各方利益是一項極具挑戰(zhàn)性的課題。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是一種建立在能量梯級利用概念基礎上，將供暖、供熱及發(fā)電過程一體化的總能系統(tǒng)。其最大的特點就是對不同品質(zhì)的能量進行梯級利用，不僅可以提高能源的利用效率，還能減少碳化物和有害氣體的排放，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益，是構(gòu)建新一代能源系統(tǒng)的關鍵技術(shù)。然而在現(xiàn)有技術(shù)中，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)僅可運行于以熱定電或者以電定熱的單一模式，且僅考慮用戶電的需求響應，忽略了用戶的熱需求響應。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明以降低微電網(wǎng)運營成本為目標，提出一種含多主體的多能互補微電網(wǎng)能量管理方法，包括以下步驟：

步驟1：建立包含熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、儲熱系統(tǒng)和同時具備電需求響應能力及熱需求響應能力的光伏用戶的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)；

步驟2：確定運營商和用戶的電能交易模式；

步驟3：分別對熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、儲熱系統(tǒng)、電力負荷、供熱負荷及熱的不舒適度進行建模；

步驟4：確定系統(tǒng)目標函數(shù)、決策變量以及約束條件；

步驟5：建立微電網(wǎng)中由各成員構(gòu)成的合作博弈及其效用函數(shù)；

步驟6：獲取當前調(diào)度周期的光伏出力、電價、電力負荷及溫度數(shù)據(jù)；

步驟7：對當前調(diào)度周期的優(yōu)化問題進行集中求解，得到當前調(diào)度周期的各決策變量；

步驟8：更新時間到下一調(diào)度周期，返回步驟6，直到整個優(yōu)化時間區(qū)間結(jié)束；

步驟9：根據(jù)Shapley值法對聯(lián)盟中各成員進行收益分配。

所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)運行于以熱定電模式或以電定熱模式。

所述運營商和用戶的電能交易模式包括合作模式和獨立模式；所述合作模式為，運營商和光伏用戶形成聯(lián)盟，光伏用戶可選擇與運營商或大電網(wǎng)進行交易，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的電能可供給用戶或大電網(wǎng)；所述獨立模式為，光伏用戶只能與大電網(wǎng)進行交易，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的電能只能供給電網(wǎng)。

所述對熱的不舒適度進行建模，可等效為對不舒適成本進行建模，即等效不舒適成本，其數(shù)學模型為：

式中：inc_n為用戶n的等效不舒適度成本；為用戶n調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度T_n時的等效熱負荷；為用戶n調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度為舒適溫度T_set時的等效熱負荷；α_n為用戶n的靈敏系數(shù)。

所述系統(tǒng)目標函數(shù)為合作模式下的最小化系統(tǒng)運行成本，包括熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)電成本、與電網(wǎng)的交易成本以及用戶不舒適度等效成本，其數(shù)學模型為：

其中，

式中：C_coa為系統(tǒng)運行成本；P_b為大電網(wǎng)的購電電價；P_s為大電網(wǎng)的售電電價；x_n為用戶n的用電量；N為用戶個數(shù)；P_PV，n為用戶n的光伏輸出功率；C_chp(P_chp，H_chp)為熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)電成本，P_chp為熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的電輸出功率；H_chp為熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的熱輸出功率；為室內(nèi)溫度T_n的等效熱負荷；為室內(nèi)舒適溫度T_set的等效熱負荷；

所述合作博弈的表達式為為所有參與的用戶和運營商的集合，v為效用函數(shù)；其效用函數(shù)v(M)表示為：

式中，代表集合中的用戶和運營商構(gòu)成的任意聯(lián)盟，為獨立模式下聯(lián)盟所有成員的總成本；為合作模式下聯(lián)盟所有成員的總成本；表示聯(lián)盟的收益。

所述合作博弈為核非空且核中包含夏普利值的凸博弈，具備超可加性。