[发明专利]一种热电厂参与风电供暖的博弈机制构建方法

权利要求书

1.一种热电厂参与风电供暖的博弈机制构建方法，包括以下步骤：

步骤一：构建第一层循环形成原始博弈，热电厂配置大型电锅炉参与到风电清洁供暖的原始交易中，参与者双方为了实现自身利益最大化的目的，使得博弈结果变得无效率；

步骤二：构建第二层循环形成两层嵌套博弈，经过博弈考虑，增加退出交易的可能性，使交易双方占优策略发生改变，从而双边博弈得到较为有效率的解；

步骤三：构建第三层循环形成三层嵌套博弈，加入基于序贯博弈的旁支付机制缓解热电厂交易初期的压力，同时引入智能合约作为旁支付机制的第三方保障。

2.根据权利要求1所述的热电厂参与风电供暖的博弈机制构建方法，其特征在于：所述步骤一中，热电厂配置大型电锅炉参与到风电清洁供暖交易的表现形式为热电厂缩小发电规模以腾出上网电份额，风电厂则购入这些份额使得弃风电力得到利用，其本质上是利用弃风电力代替一部分燃煤运转的热电机组出力的风电消纳交易；假设在交易中的参与者双方均是理智的，目的是实现自己在交易中的利益达到最大化；以设定的固定时间为一交易周期，双方在交易周期开始前作出是否交易的决策；交易的规模受限于电锅炉的容量，容量在本质上决定了可以消纳多少风能；交易收益的分配取决于交易电价，其中交易电价是指风电厂支付给热电厂单位上网电份额的价格；此时热电厂可对交易规模进行决策选择，而风电厂作为交易中的买方则以交易电价作为博弈中的决策，形成了一个完全信息的非合作博弈。

3.根据权利要求1所述的热电厂参与风电供暖的博弈机制构建方法，其特征在于：所述步骤二中，经过博弈考虑，增加退出交易的可能性，使风电厂为避免出现交易取消而导致自身利益为零的情况，必须结合热电厂的收益，占优策略发生改变，主动提高交易电价；热电厂占优策略随之变为扩大交易规模以谋求较高收益，形成一个新的两层嵌套博弈。

4.根据权利要求1所述的热电厂参与风电供暖的博弈机制构建方法，其特征在于，所述步骤三中，基于序贯博弈的旁支付机制具体步骤为：

设热电机组配套建设的电锅炉单位建设成本为u_EB，风电厂承担电锅炉的购入成本比例为ω，则热电厂每购入C_EB单位电锅炉，风电厂支付给热电厂数值为C_EBS_P,EB的旁支付来减少热电厂初期的成本压力，而在随后的N_p周期的交易中，风电厂每周期减少支付C_EBS_P,EB/N_p的交易电费来收回其资助给热电厂的电锅炉资金；

S_P,EB为单位电锅炉风电厂资助的金额，其表达式为：

S_P,EB＝ωu_EB (1)

除成本负担以外，为了消弭参与者对于价格波动或是自然、政策变化因素带来的风险，解决交易双方的信任问题，需要由第三方权威来保障机制正常运行，基于区块链去中心化的特点，此处可引入智能合约作为旁支付的第三方保障；

参与者的收益函数计算为：

电网消纳的弃风电功率P_W中，一部分是因热电机组缩小出力而减少的电功率ΔP_CHP，另一部分则是被电锅炉所消耗的热电功率P_EB；而电锅炉利用小时数h_EB与接纳弃风电量W_W之间的关系为：

式中β_CHP，γ_CHP分别为热电机组燃料利用率和热电机组的电热比；

设使用时长为n个周期并且每周期维护成本的现值相同，均为总成本的某个比率ε_EB，电锅炉使用寿命内的总成本为：

F_EB＝C_EBu_EB(1+nε_EB) (3)

热电机组消耗燃煤生产电热，在给定热电机组β_CHP和γ_CHP下，机组生产单位电能所需的煤耗为：

机组消纳弃风电量W_W与所节约的煤耗量S_EB的近似关系为：

考虑到电价、煤价以及随机风险在交易的不同时期是变动的，先计算出每一周期参与者的收益，再累加求得参与者整个交易中的收益函数；设火电企业在第i周期批复上网电价为风电在第i周期可再生能源补贴价格为交易中风电厂支付给热电厂的协议交易电价为q_J；风电厂在交易中的单位风电受益为这样风电厂的收益函数可以表示为：

式中：为风电厂在第i周期时的收益，为第i周期的接纳弃风电量，为风电厂第i周期的收益函数值；是第i回合风电厂关于热电厂购入电锅炉的旁支付费用，为第i周期增加的电锅炉容量；

设第i周期时单位燃煤价格为为第i周期热电厂减少燃煤发电量，那么因为节省燃煤而获得的第i周期利润为而因为减少出力而损失的上网火电受益为引入式(6)可以写出热电厂收益函数：

式中，为热电厂在第i周期时的收益，Nⁱ是当回合热电厂赔付给风电厂的电锅炉购买旁支付资助还款；

参与者的支付函数计算为：

参与者的积极性不仅取决于在交易中的收益，也受成本负担、风险因素的影响，参与者支付函数对这些因素进行综合考虑，某一决策的支付函数数值越大则表示此决策对于参与者的吸引力越高，参与者越倾向于在交易中选择此决策，其基本表达式为：

式中：为第n位参与者的单周期收益，为交易中参与者n所经受的不确定性因素的在第i周期的支付成本，包括资金成本、交易风险成本，此博弈机制中我们定义其表达式为：

式中：分别为第i周期时的资金成本，单位变动成本，交易风险成本；表示参与者n对于交易要素的风险评估成本；参与者对于交易对象无法长期进行交易，或是上网电价出现较大波动的判断，都会影响其交易风险成本取值；α，β分别为参与者对于两种不确定成本的权重；

由式(8)可以写出风电厂在博弈中的支付函数：

式中为风电厂在第i周期时的不确定成本；

由式(8)可以写出热电厂在博弈中的支付函数：

式中为热电厂在第i周期时的不确定成本。