[發明專利]一種考慮電力市場全維度的源網荷多主體博弈規劃方法

有效

• 申請號: 202011287828.1
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112381421B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 楊楠;丁力;劉釗;黃悅華;邾玢鑫;李振華;劉頌凱;張濤;張磊
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q30/02;G06Q50/06
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 余山

1.一種考慮電力市場全維度的源網荷多主體博弈規劃方法，其特征在于，包括以下過程：

步驟1：引入考慮輸電管制特性的輸電效用計算方法，構建考慮壟斷管制和市場運行的輸電公司規劃模型；

步驟2：以電源新建，分布式電源投運為決策變量，構建考慮多市場主體的源網荷規劃模型；

步驟3：提出考慮電力市場運行的源-網-荷規劃博弈決策架構；

步驟4：求解納什均衡，得出最終模型的規劃方案；

在步驟1中，在引入考慮輸電管制特性的輸電效用計算方法，構建輸電公司規劃模型時，其目標函數由輸電服務收入、可靠性費用構成，線路運行費率基于電價潮流數據分線路核算得出，保證對輸電線路規劃的市場合理引導；輸電公司規劃模型的目標函數具體如公式(1)所示：

式中，為規劃輸電線路項目的向量集合，其中均為0-1變量，表示規劃輸電線路項目是否新建；表示輸電公司線路的規劃擴容容量集合；表示各規劃線路的擴容容量；Ω_mT表示規劃輸電線路項目的集合；為第l條線路的輸電費率；U^Tra為輸電公司總效用；為輸電公司輸電服務收入；為運行維護效用；為運營效用；為通信效用；為第t年線路l的可靠性效用；ψ_es為單位停電損失；EENS_l,t為第t年線路l的缺供電量期望值；Ω_l為線路集合；

其中，輸電公司輸電服務收入中的運行維護效用運營效用通信效用的求解公式如式(2)所示：

式中，為第t年流過線路l的最大功率值；P_l^cap為線路l的容量；P_l^len為線路l的長度；為輸電公司單位容量建模分析費率；為輸電公司單位有功功率的運行費率；σ_m為單位容量輸電線路運營費率；σ_c為單位長度輸電線路通信費率；在具體效用計算時所涉及的相關參數如σ_m和σ_c均由ISO在決策階段得出；

約束條件包括新建線路投資約束、支路潮流約束以及安全約束；

(1)新建線路數量約束

(2)支路潮流約束

式中：P_i.t和Q_i.t分別為t時刻節點i的有功功率和無功功率；U_i.t和U_j.t分別為t時刻節點i和節點j的電壓幅值；G_ij和B_ij分別為支路ij的電導和電納；θ_ij為節點i與節點j電壓間的相角差；

(3)安全約束

式中：U_i.min和U_i.max分別為節點i的電壓幅值在任意典型時刻t的下限和上限值；P_ij.t和P_ij.max分別為支路ij在任意典型時刻t的傳輸功率及其上限值；

發電公司在電力系統規劃中對新增機組進行選址定容，其規劃模型的目標函數由現有機組的售電效用和運行費率構成，決策變量為新增機組的位置、容量；發電公司的目標函數如公式(6)所示；

式中，U^Gen表示發電公司的總效用；為規劃發電機組項目的向量集合，其中均為0-1變量，表示發電機組項目是否新建，Ω_mG為規劃發電機組項目的集合；表示發電公司的機組規劃容量集合，其中表示各發電機組項目的規劃容量；為發電報價信息；λ_pn表示節點n處的節點邊際電價；為發電公司機組的售電效用；為發電公司機組的運行費用；r為折現率；T為工程運行的年份；為n節點t時刻的售電量；Ω_t為第T年內峰值負荷典型時刻t的集合；Ω_T為規劃周期集合；Ω_N為節點集合；為發電機組的單位運行費率；

約束條件包括可發電新建機組數量約束和新建發電機組出力上下限約束：

(1)可發電新建機組數量約束

(2)新建發電機組出力上下限約束

式中，分別為新建發電機出力的上限和下限約束；

電力大用戶公司規劃模型的目標函數如(9)所示：

式中，為規劃DG項目的向量集合，其中均為0-1變量，表示規劃DG項目是否新建；表示電力大用戶的規劃分布式電源臺數的向量集合；表示各規劃方案的總分布式電源建設容量；mU∈Ω_mU表示規劃新建DG項目的集合；為用戶向主網的購電量；U^Use為用戶的用電成本效用；為用戶的購電成本效用；為用戶的主網購電成本效用；為分布式電源發電收入；為設備運行維護成本效用；為n節點處分布式電源c在t時刻的出力；Ω_c為n節點處分布式電源c的集合；為單位DG出力的運行維護費率；

其中，電力大用戶的購電成本效用中的主網購電費用和分布式電源發電收入的計算公式如式(10)所示：

式中，f_n,t為規劃周期內t時刻節點n的峰值負荷；

電力大用戶的規劃模型的約束條件主要包括DG待選節點接入數目限制、DG滲透率約束以及DG出力約束；

(1)DG待選節點接入數目限制

式中：N_i.min和N_i.max分別為在待選節點i接入DG數目的下限和上限值；

(2)節點功率平衡約束

式中：q_n,t為規劃周期內峰值負荷在t時刻節點n的購電量；為分布式電源在t時刻節點n的發電量；為n節點在t時刻的總負荷；

(3)DG出力約束

式中：和分別為DG出力的下限和上限；

(4)電力大用戶的新建DG容量存在以下等式約束的關系：

為電力大用戶的購電量信息。

2.根據權利要求1所述的一種考慮電力市場全維度的源網荷多主體博弈規劃方法，其特征在于，在步驟4中，對于所提出的動態博弈模型，通過迭代搜索法求解納什均衡，具體求解步驟如下：

1)輸入原始數據和參數：初始化建立博弈模型所需的數據，包括負荷信息、待新建機組參數、待新建線路參數、待新建分布式電源參數、發電公司各機組報價、電力市場運行相關參數原始網絡拓撲參數計算參與者效用必備參數；

2)生成博弈參與者策略集合：發電公司根據新建機組待選集合，生成發電公司規劃策略集合輸電公司根據輸電線路待選集合，生成電網規劃策略集合用戶根據分布式電源待選集合，生成分布式電源建設策略集合mG、mT和mU依次是發電公司、輸電公司和電力大用戶策略集合中元素的總數；

3)從三個參與者策略集合任意抽取一組規劃策略方案作為規劃方案初值；

4)設定迭代初值δ；

5)參與者進行方案優化：每一位參與者根據上一輪其他參與者的信息，對自身的規劃方案進行再一次決策、校核以及計算，在通過潮流計算和電價計算后得到此博弈回合下的三方最終的效用；

6)判斷是否達到均衡狀態：若連續兩次博弈回合的效用相同，則視為達到均衡狀態，進入步驟7)；若不是，則令k＝k+1，返回步驟5)；

7)輸出模型均衡解以及各方的最終效用。