[发明专利]一种基于主从博弈的能源互联网日前优化控制方法

权利要求书

1.一种基于主从博弈的能源互联网优化控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：首构建能源局域网群模型，对系统进行初始化并获取优化所需参数，包括风能、光能与储能的日前预测数据；

S2：建立主从博弈模型，网群控制中心为领导者，由其设定初始内部价格，各个ELN子网为跟随者，依据初始内部价格进行决策，计算出对应的最优策略；

S3：网群控制中心整合各个ELN子网的策略集合，以网群控制中心利益最大化为目标，重新计算出内部价格，定义为更新内部价格；

S4：各个ELN子网再根据更新内部价格进行决策，计算出对应该更新内部价格下的最优策略；

S5：当博弈达到Stackelberg均衡SE，且内部价格不再更新，则输出最终优化集合作为能源局域网群日前优化结果；

S6：若博弈达不到Stackelberg均衡，则返回步骤S2依据更新的状态信息重新进行优化；

所述步骤S1中，系统模型包括以下构成：

S1-1.基本负荷模型：ELN包含三类负荷，即热负荷、冷负荷、电负荷，模型如下：

热负荷：由燃气锅炉、热交换器和集热器提供：

其中，是ELNi中燃气锅炉的热功率；是热交换器对外输出的热功率；是ELNi中热负荷的总功率；

燃气锅炉输出的热功率与燃料使用量和锅炉的产热效率相关；

其中，是ELNi中燃气锅炉的最大热功率；η_GB是燃气锅炉的产热效率；V_GB,i为锅炉在一个时段内的燃气使用量；L_NG是天然气的热值，为9.7kWh/m³；

由燃气轮机与燃气锅炉的燃料使用量，还能得到系统的燃气总消耗量V_SUM为：

其中，V_GT,i是t时段ELNi燃气轮机的天然气消耗量；

燃气轮机作为ELN系统中主要的可控供能设备，不仅为ELN提供电能，同时其产生的高温烟气携带的热量由热回收装置回收，并通过热交换器和吸收式制冷装置为热负荷供热和为冷负荷供冷，ELNi的燃气轮机的出力、热量以及燃气消耗的关系如下：

其中，为t时段ELNi燃气轮机的发电功率；为ELNi燃气轮机的最大发电功率；为t时段ELNi燃气轮机的余热回收功率；η_c和η_r为ELNi燃气轮机的发电效率和余热回收效率；是t时段ELNi燃气轮机的天然气消耗量；

此外，燃气轮机的发电效率和余热回收效率受机组负载率影响较大，这两者与机组负载率β的关系如下：

0.25≤β≤1 (10)

式中，为燃气轮机的额定发电效率；为燃气轮机的额定余热回收效率；β为机组负载率；

热交换器将从燃气轮机回收的余热中用于制热的部分与水进行交换，得到输出的热功率；

式中，是中分配出来用于制热的部分；η_HX为热交换器的换热效率；

冷负荷由吸收式制冷装置和电制冷机提供：

其中，是ELNi中冷负荷的总功率；是吸收式制冷装置对外输出的冷功率；为ELNi的电制冷机制冷功率；

吸收式制冷装置将余热中用于制冷的部分提供给装置中的换热器，从而使装置转换出冷能；

式中，是中分配出来用于制冷的部分；η_AC为吸收式制冷装置的制冷效率；

电制冷机是用来产生冷负荷的特殊负荷，也可进行调节，在冷负荷已知的情况下属于被确定的一方，第i个ELN的电制冷机出力应满足如下需求：

其中，为ELNi的电制冷机输入功率；η_EC为电制冷机的制冷效率；为ELNi的电制冷机最大输入功率；

电负荷：是所提的这三种之中唯一可以进行调控的，依照是否与其他两类相关，将电负荷主要分为基础负荷与电制冷机两种，基础负荷模型如下：

对于ELNi∈I，其基础负荷如下：

其中，是采用外部电网电价的情况下ELNi的基础负荷；λ_b代表从外部电网购买的电能价格；λ_s代表卖给外部电网的电能价格，r_b代表ELN群的内部购电价格，r_s代表ELN群的内部售电价格，电价应满足以下约束：

λ_s≤r_s＜r_b≤λ_b (17)

S1-2.储能系统模型

储能系统通过充电和放电这两种可控操作来减小单个ELN以及ELN群整体的净负荷，其各个时间段的SoC都与之前时段的充放电状态以及充放电量相关，在t时间段，第i个ELN的储能系统工作模型如下：

式中，为t时段ELNi储能系统储存的能量；时段ELNi储能的剩余容量；Q_BES,i为ELNi储能系统的总容量；为t时段ELNi储能系统的充电功率；为t时段ELNi储能系统的放电功率；η_ch和η_dch为储能系统的充电效率和放电效率；

不仅如此，ELN内的储能系统还需要对自身的充放电功率以及SoC的状态进行约束，同时满足运行一日前后SoC状态不变的需求：

式中，和分别表示ELNi储能系统的充放电功率；和为ELNi储能系统的最大充放电功率；与代表ELNi储能系统的充放电状态，取0或1，其中0表示不处于充放电状态，1表示处于充放电状态；表示ELNi储能系统在t时段的充放电功率；则为ELNi储能系统剩余容量的上下限；

S1-3.可再生能源模型

光伏系统具有最大功率点跟踪功能，能够根据光照强度和环境温度进行调整，跟踪并输出所在时段的最大功率，ELNi的光伏系统出力为：

式中，P_PV,i为所有光伏系统功率的平均值；

风机系统将风的机械能转化为电能，输出功率随着所在时段当地的平均风速的变化而波动，ELNi的风机系统出力为：

式中，P_WT,i为所有风机系统功率的平均值；

S1-4.ELN功率平衡模型

通过ELN中处于供电侧与需求侧的各个组成部分，得到第i个ELN的电功率平衡模型：

其中，为ELNi与网群的交换功率；为输送线功率约束。