[發明專利]一種基于合作博弈的服務多用戶的共享儲能優化充放電策略

在審

• 申請號: 202210155286.5
• 申請日: 2022-02-21
• 公開（公告）號: CN115189428A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 劉國靜;李琥;李冰潔;葛毅;李澤森;史靜
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司經濟技術研究院
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J3/32;H02J3/00
• 代理公司: 蘇州國卓知識產權代理有限公司 32331
• 代理人: 夏祖祥

1.一種基于合作博弈的服務多用戶的共享儲能優化充放電策略，其特征在于，包括合作博弈模型的建立、共享儲能優化充放電策略、聯盟穩定性分析以及收益分配策略四個組成部分；

所述合作博弈屬于特征函數博弈，特征函數博弈問題為一個二元組G＝N，v，其中N＝{1,2,…,n}是博弈參與者編號的集合；v：P₀(N)→R為合作博弈的特征函數，對于N的任一子集v(C)表示C中所有參與者形成的聯盟總收益。P₀(N)表示編號集合N的所有子集構成的集合；

所述共享儲能優化充放電策略的目標函數為：v(C)＝I_CAP+I_QUA；式中：v(C)—聯盟C的特征函數，I_CAP—節省用戶容量電費收益，I_QUA—節省用戶電量電費收益。

2.如權利要求1所述的一種基于合作博弈的服務多用戶的共享儲能優化充放電策略，其特征在于，所述合作博弈模型的建立包括：參與者集合、支付以及特征函數三部分，其中，在參與者集合部分，工業用戶、共享儲能為該博弈的參與者，假設有n個工業用戶，用U₁、U₂，…U_n表示，共享儲能用B表示，則可表示為：N＝{U₁，U₂，…，U_n，B}；

所述支付是基于全壽命周期的理念，設計參與者支付，將其定義為參與者的全壽命周期收入與全壽命周期費用之差。假定至少有一個用戶和儲能構成聯盟；

所述特征函數以v表示，特征函數v為每一個聯盟賦予聯盟價值，記作v(C)，聯盟價值為聯盟中成員合作創造的額外收益，即該聯盟中所有成員合作創造的總支付與該聯盟中成員各自為政的支付和之差：v(C)＝I_C-∑_i∈CI_i，式中，v(C)-聯盟中成員合作創造的額外收益，I_C-聯盟C的支付，I_i-參與者i的支付，對任何僅有一個參與者的聯盟，其聯盟價值為零。

3.如權利要求1所述的一種基于合作博弈的服務多用戶的共享儲能優化充放電策略，其特征在于，所述共享儲能優化充放電策略還包括一約束條件，所述約束條件具體包括：

(1)充放電功率約束：假設儲能最大充放電功率等于其額定功率，則在充放電過程中，滿足：

式中：P_c(t)、P_d(t)-示t時段電池儲能充電功率和放電功率；P_N-儲能系統額定功率。

(2)荷電狀態約束：假設充電起始荷電狀態為10％，充電結束荷電狀態為100％，放電結束時荷電狀態和充電起始荷電狀態相等，SOC(t)＝SOC(t-1)+η_c×P_c(t)-P_d(t)/η_d，式中，SOC(t)和SOC(t-1)分別為t時段、t-1時段電池儲能的荷電狀態，η_c和η_d分別為電池儲能的充電效率和放電效率，P_c(t)和P_d(t)表示t時段電池儲能充電功率和放電功率。

4.如權利要求1所述的一種基于合作博弈的服務多用戶的共享儲能優化充放電策略，其特征在于，所述聯盟穩定性分析是指假設一個超可加性博弈G＝N，V在總聯盟結構下的分配向量x＝(x₁，x₂，…，x_n)是穩定的，其滿足如下3類約束：

(1)整體理性約束：∑_i∈Nx_i＝v(N)

(2)個體理性約束：∑_i∈Cx_i≥v(C)，

(3)非負性約束x_i≥0。

5.如權利要求1所述的一種基于合作博弈的服務多用戶的共享儲能優化充放電策略，其特征在于，所述收益分配策略用Shapley值表示，所述Shapley值是基于參與者邊際貢獻的分配策略，參與者i的Shapley值定義如下：

式中：—成員i從總體利益v(N)所分得的利益，n—加入聯盟的用戶數量，S—不同成員組成不同的聯盟，記為S，S是N的子集；，N—博弈參與者編號的集合，N＝{1，2，…，n}；|S|—表示聯盟S所包含的成員數，v(S)—表示S中所有參與者形成的聯盟的總收益，S\{i}—表示從集合S中刪除元素i后的集合。