[發(fā)明專利]一種基于多主體博弈的綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010625974.4
• 申請(qǐng)日: 2020-07-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111881616A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐楠;王林峰;張凱;常征;徐寧;凌云鵬;王永利;王碩;周波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;華北電力大學(xué);國(guó)家電網(wǎng)有限公司;國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06Q50/06;G06F111/04;G06F111/06;G06F113/04
• 代理公司: 石家莊新世紀(jì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13100
• 代理人: 甄伊寧;董金國(guó)

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多主體博弈的綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化方法，包括：建立多場(chǎng)景合作博弈模型；建立多目標(biāo)運(yùn)行優(yōu)化模型；建立多主體利益分配模型。本發(fā)明以利益約束為基礎(chǔ)，建立了以環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型；其次，在建立優(yōu)化模型之后，建立了基于綜合貢獻(xiàn)度的利益分配模型，以保證合作運(yùn)營(yíng)商能夠合理獲得優(yōu)化運(yùn)行的利益；該模型通過(guò)建立合作聯(lián)盟，在保證多主體利益的前提下，降低了經(jīng)濟(jì)成本和污染物排放；此外，所提出的優(yōu)化方法也可以為綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行提供支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及綜合區(qū)域能源系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化領(lǐng)域，特別是一種基于多主體博弈的綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

在全球氣候變暖和國(guó)際能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的背景下，一些地區(qū)面臨著巨大的節(jié)能減排壓力。在此背景下，如何提高能源利用效率和節(jié)能減排效率，成為未來(lái)能源技術(shù)的重要研究方向。作為解決方案之一的綜合能源系統(tǒng)，是一種提高能源利用率和節(jié)能減排效率的系統(tǒng)。

為了提高能源系統(tǒng)的能效和節(jié)能減排效果，許多學(xué)者進(jìn)行了研究。有學(xué)者將經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益作為優(yōu)化能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。Tang B等人以熱網(wǎng)建設(shè)成本、熱電聯(lián)產(chǎn)投資運(yùn)行成本和碳排放為目標(biāo)，建立了多區(qū)域熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)容量分配協(xié)調(diào)優(yōu)化的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型。冰淇嬌等在綜合考慮經(jīng)濟(jì)環(huán)境目標(biāo)、供需小時(shí)負(fù)荷平衡和各供能機(jī)組運(yùn)行特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種混合整數(shù)模型對(duì)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。Chen等人建立風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)、海水淡化等熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。從經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益兩個(gè)方面探討了冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化規(guī)劃和運(yùn)行策略。考慮到不同能源類型的互補(bǔ)性和協(xié)調(diào)性，胡偉等建立一套完整的機(jī)電一體化日前協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行模型，以實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)和可再生能源的最大化。

同時(shí)，也有學(xué)者將碳交易機(jī)制、需求響應(yīng)等因素納入能源體系，以提高能源體系的能效和節(jié)能減排效果。Wei-ZN等人提出了綜合能源系統(tǒng)與電、氣互聯(lián)的聯(lián)合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式，引入碳交易機(jī)制。目標(biāo)函數(shù)是最小化綜合能源系統(tǒng)的能源成本和碳交易成本之和。在綜合考慮系統(tǒng)運(yùn)行成本、二氧化碳排放強(qiáng)度和可再生能源吸收效益的基礎(chǔ)上，王T等建立與用戶響應(yīng)負(fù)荷相適應(yīng)的區(qū)域混合能源系統(tǒng)(RHES)多目標(biāo)優(yōu)化模型。Fang SF等人提出了一種考慮電力和熱負(fù)荷多重負(fù)荷的園區(qū)微電網(wǎng)綜合供電系統(tǒng)優(yōu)化模型。仿真結(jié)果表明，考慮電、熱多重負(fù)荷的綜合需求響應(yīng)比單一需求側(cè)響應(yīng)更經(jīng)濟(jì)，有效地減少了風(fēng)、光的損耗，降低了用戶的總能耗成本，提高了能源利用效率，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。由此可見(jiàn)，大多數(shù)研究都是通過(guò)多能源的耦合互補(bǔ)來(lái)優(yōu)化能源利用效率和節(jié)能減排效益。

然而，在多能源互補(bǔ)的實(shí)際運(yùn)行中，存在一個(gè)根本性的問(wèn)題：目前對(duì)綜合能源運(yùn)行優(yōu)化的研究大多基于一個(gè)條件，即利益主體的簡(jiǎn)化。對(duì)于多主體運(yùn)行的能源系統(tǒng)，必須考慮不同主體之間的利益矛盾。因此，有必要進(jìn)一步研究多主體之間的利益關(guān)系和交易關(guān)系，以挖掘更為綜合的能源區(qū)域的運(yùn)行優(yōu)化潛力，從而在提高能源效率和節(jié)能降耗的條件下，從而實(shí)現(xiàn)多主體利益的合理分配。

因此，許多學(xué)者對(duì)綜合能源系統(tǒng)的利益博弈進(jìn)行了深入的研究。一些學(xué)者運(yùn)用合作博弈理論研究了能源系統(tǒng)的利益分配問(wèn)題。Liu H等人建立了綜合能源微電網(wǎng)各環(huán)節(jié)投資運(yùn)營(yíng)主體多主體利益平衡的聯(lián)合博弈決策模型。引入人工智能求解方法，提出了一種基于納什博弈和強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法的綜合能源微電網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度方法。Cong H等人提出了一種基于聯(lián)盟博弈的優(yōu)化運(yùn)行方法，建立了考慮綜合需求響應(yīng)的雙層優(yōu)化模型和不可轉(zhuǎn)移支付聯(lián)盟博弈模型。Wu Q等人研究建立了建筑分布式熱網(wǎng)能源系統(tǒng)優(yōu)化與效益分配相結(jié)合的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型。采用基于合作博弈理論的四種利益分配方案來(lái)處理建筑群之間的利益分配問(wèn)題。為了促進(jìn)智能建筑群的能源共享，Nian L等人提出了熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與光伏發(fā)電機(jī)組和用戶的混合能量共享框架，建立了具有效用函數(shù)的聯(lián)合博弈模型。為了促進(jìn)用戶參與基于電和熱傳輸?shù)姆植际侥茉淳W(wǎng)絡(luò)(DEN)，Wu Q等人提出了基于合作博弈的公平利益分配數(shù)學(xué)模型。