[发明专利]一种基于非合作博弈的多能量枢纽优化运行方法

说明书

一种基于非合作博弈的多能量枢纽优化运行方法，对系统中能源生产、转换及储能设备建模，建立多能协同运行的能量枢纽系统框架；在此基础上，构建基于纳什均衡的多能量枢纽非合作博弈模型，并建立多能量枢纽之间的交易机制，分析各个能量枢纽中设备出力和负荷平衡情况。本发明的优化运行控制策略使多个能量枢纽之间能充分利用区域间负荷互补特性，可使各能量枢纽在优化个体运行成本的同时，提高系统的灵活性。

技术领域

本发明属于多能量枢纽优化运行领域，具体涉及一种基于非合作博弈的多能量枢纽优化运行方法。

背景技术

以能源互联网为核心的第三次工业革命是世界能源发展的必然趋势，是能源使用安全、高效、清洁的必经之路。目前，不同能源子系统之间多不具备联合运行的功能，不同能源之间的耦合性和设备多样性给多能源系统运行管理带来巨大挑战。面对上述问题，能量枢纽(Energy Hub)作为一种未来能源网络愿景被提出，高度抽象地分类能源供应与用能需求，实现多能源的转化、调度与存储。能量枢纽可以促进不同形式的能源载体协同运行，是加快泛在电力物联网关键技术研究的重点。相邻能量枢纽参与能源交易可实现网损、变动成本、固定成本等费用的合理分摊，提高自身运行效益及区域多能源系统的稳定性。多个能量枢纽构成的能源交易市场和购售电决策受不同利益主体的市场行为影响，如何获取系统最优决策成为区域能源市场研究的热点。

目前，我国对多能源系统的研究处于起步阶段，研究内容多集中于系统建模与容量配置，较少的关注能量枢纽之间交易对系统运行造成的影响，且主要集中于研究单个能量枢纽优化运行问题，对于多个能量枢纽联合优化运行考虑较少。不同能源主体之间有较强的隐私保护从而较难形成合理有效的调度中心，采用博弈方法可以解决多个能量枢纽协同运行的相关问题。作为直接利益主体，能量枢纽将会拥有更大的自主权，能量枢纽的智能化将随着信息技术的发展而大幅度增加。但现如今只考虑售电商与用户之间的交易，由于能量枢纽即是售电商又是用户，因此需要重新考虑多个能量枢纽协同优化运行问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种基于非合作博弈的多能量枢纽优化运行方法，对系统中能源生产、转换及储能设备建模，建立多能协同运行的能量枢纽系统框架；在此基础上，构建基于纳什均衡的多能量枢纽非合作博弈模型，并建立多能量枢纽之间的交易机制，分析各个能量枢纽中设备出力和负荷平衡情况。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于非合作博弈的多能量枢纽优化运行方法，所述方法包括以下步骤：

S1：输入系统信息其中包括：燃气价格、电网购售电价格，读取电、热、冷负荷并进行系统运行相关参数设置；考虑离散时间模型，将全天24h进行离散化处理，均分为T个时段，对于任意第k时间，有k∈{1,2,...,T}；

S2：定义多能量枢纽互联系统，能量枢纽为描述多能源系统中能源、负荷和网络之间交换与耦合关系的输入-输出模型；

能量枢纽输入为电力联络线输出电能P_grid，天然气P_gas和可再生能源输出电能P_res，其输出为用户需求P_r(冷负荷)、P_l(热负荷)和P_e(电负荷)；

能量枢纽模型表示为：

P_out+H＝CP_in (1)

式中：P_out为能量枢纽输出负荷向量；P_in为能量枢纽输入一次能源向量；C为指定能源输出与输入的耦合关系；H为储能修正矩阵，以考虑储能系统对能量枢纽模型的影响；

该多能量枢纽互联系统包括能源输入，能源转换，储能系统三个环节，表述如下：