[發(fā)明專利]一種基于博弈論的光儲接入條件下的電網(wǎng)規(guī)劃方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010015933.3
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN112053253A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳興良;李海燕;余秋霞;樸哲勇;浦全軍;舒大光;宋磊;劉海超;閆星宇;王春建
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)吉林省電力有限公司;北京華電天達(dá)科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06Q30/02;G06Q10/00;G06Q40/04;G06Q10/06;G06N5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)電源與輸電網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于博弈論的光伏機(jī)組、儲能設(shè)備和輸電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃方法。隨著新能源的逐步推廣，光伏發(fā)電機(jī)組的棄光問題日益突出，首先從經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)運(yùn)行情況和地方能源配比等方向出發(fā)，逐步對阻礙光伏出力的原因進(jìn)行分析。然后分析儲能設(shè)備對電網(wǎng)運(yùn)行方式的作用機(jī)理，梳理儲能設(shè)備加入后，光伏電站、儲能設(shè)備和電網(wǎng)公司的盈利模式，在三方的作用關(guān)系下構(gòu)建基于博弈論體系下的博弈模型，并給出三個參與者的策略、收益等基本要素。最后，基于博弈理論的求解方法，對上面建立的博弈模型進(jìn)行求解，在仿真求解過程中系統(tǒng)采用最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略，以尋找性價比最高的光伏機(jī)組、儲能設(shè)備和電網(wǎng)建設(shè)的方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)電源與輸電網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于博弈論的光伏機(jī)組、儲能設(shè)備和輸電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

在我國新能源政策的支持下，分布廣泛、資源豐富的光伏發(fā)電在近年來得到了迅猛的發(fā)展，但光伏電站的無序規(guī)劃建設(shè)和棄光現(xiàn)象也愈加突出。究其原因，一是在光伏電站大量規(guī)劃的同時，光伏的消納解決方案未能同步進(jìn)行，棄光問題突出，造成了大量投資浪費(fèi)；二是由于大量市場資本的涌入，各方投資者為了追求自身利益的最大化，哄搶資源，博弈競爭，且各參與者之間缺乏共謀的有效性，難以達(dá)成有約束力的協(xié)議，無法形成合作聯(lián)盟，導(dǎo)致光伏電站、儲能系統(tǒng)、電網(wǎng)公司無法實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)規(guī)劃發(fā)展。

如何在現(xiàn)有的新能源政策與電力市場化改革機(jī)制下，充分考慮光伏電站集中規(guī)劃、遠(yuǎn)離負(fù)荷中心、出力隨機(jī)波動性較強(qiáng)等特點(diǎn)，計及電力系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)的投資經(jīng)濟(jì)性問題和光伏的消納解決方案，研究光伏電站、儲能系統(tǒng)和電網(wǎng)的協(xié)調(diào)規(guī)劃建設(shè)，對于合理規(guī)劃光伏電站容量布局，提高電網(wǎng)與光伏電站的綜合效益，促進(jìn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、安全運(yùn)行，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提出一種科學(xué)合理的基于非合作博弈理論的光儲接入網(wǎng)源協(xié)調(diào)規(guī)劃方法，實(shí)現(xiàn)對光伏電站、儲能裝置和網(wǎng)架的協(xié)調(diào)規(guī)劃，在滿足負(fù)荷需求和可靠性的基礎(chǔ)上有效提高光伏消納率，獲得更好的經(jīng)濟(jì)與環(huán)保價值。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明以水平年光伏、儲能和電網(wǎng)為研究對象，考慮市場環(huán)境的影響，引入可再生能源配額與綠色證書交易機(jī)制，基于非合作博弈中的完全信息動態(tài)博弈理論，建立光-儲-網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃博弈模型。

光伏、儲能和電網(wǎng)進(jìn)行博弈規(guī)劃時，考慮各主體的規(guī)劃順序，由作為電源側(cè)的光伏電站首先制定其容量規(guī)劃策略P_P，在電源規(guī)劃的基礎(chǔ)上電網(wǎng)進(jìn)行線路的擴(kuò)展規(guī)劃，制定策略L_G之后，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，儲能制定其容量規(guī)劃策略P_B，最后光伏、儲能和電網(wǎng)均以最大化各自收益為目標(biāo)，優(yōu)化調(diào)整博弈策略至最優(yōu)，由此可見這是一個動態(tài)博弈過程。需要特別說明的是，嚴(yán)格意義上來講，在光儲網(wǎng)博弈規(guī)劃過程中，各方信息并不是完全對稱和公開的，考慮本文重點(diǎn)在于探討基于博弈理論的規(guī)劃方法，為避免求解不完全信息面臨的復(fù)雜性問題，本文為簡明起見，假設(shè)博弈階段各參與者互相掌握對方的全部策略信息，且參與者具有完全理性。

基于上述分析，本文建立光儲接入后的網(wǎng)源協(xié)調(diào)規(guī)劃動態(tài)博弈模型，以求解三方參與者的納什均衡策略，優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)如下：

式中：為博弈參與者的納什均衡策略，表示在對方選擇最優(yōu)策略時己方的最優(yōu)對策，即該策略組合下光-儲-網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)納什均衡意義下的最高收益； argmax(·)表示使目標(biāo)函數(shù)取值最大的變量集合。上述優(yōu)化目標(biāo)需要在電網(wǎng)的調(diào)度策略下運(yùn)行尋優(yōu)。

在光-儲-網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃博弈模式下，各投資主體的效益涉及整個壽命周期的全過程，本發(fā)明考慮設(shè)備的等值年系數(shù)，采用年收入和成本計算各博弈參與者的收益，各投資主體的具體收益模型如下。

A.光伏電站收益