[发明专利]一种基于非合作博弈的综合能源系统优化调度方法

说明书

本发明公开了一种基于非合作博弈的综合能源系统优化调度方法，属于综合能源系统优化调度领域。具体为：将综合能源系统优化调度与非合作博弈理论相结合，充分考虑参与调度的电力系统、天然气系统和热力系统竞争与合作之间的博弈关系，建立了基于非合作博弈的综合能源系统优化调度模型，并获取了综合能源系统、风电场和耦合单元的详细参数。然后，将纳什均衡定义与粒子群优化算法相结合，用于求解模型获得最优出力策略。最后，通过仿真分析，验证了所提出方法的正确性与可行性。本发明方法充分利用了参与优化调度的各能源系统间的竞争与合作关系，以及综合能源系统中所存在的耦合单元，并且克服了纳什均衡求解耗时长的缺点，原理简单、易于实现，具有一定的工程实用价值。

技术领域

本发明属于综合能源系统优化调度领域，特别涉及到多种能源系统共同参与调度的协调优化方法。

背景技术

综合能源系利用多种具备不同运行特性的能源，有效促进能源间优势互补和协调利用，提升能源利用效率、减小传统能源系统对环境的污染危害，实现降低成本的目标。国家能源局在《关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》中明确提出要“通过天然气以及热电冷三联供、分布式可再生能源和能源智能微网等方式实现多能互补和协同供应”。由此可见，在社会飞速发展的当前阶段，建立具有多种能源协调互补、经济高效特性的综合能源系统有着重大战略意义。

综合能源系统的运行调度与传统电网差别较大。其能源间的耦合随着能源转换技术的不断发展而更加紧密，供能侧与用户侧均具有不确定性，并且供能方式和用户负荷的种类也是形式多样，同时含有电能、天然气、热能等能源，以及储能设备等用户设备，耦合结构更加复杂。为了提升综合能源系统间各种能源的利用率，进一步促进可再生清洁能源的高效消纳，对含有多种能源的综合能源系统的优化调度具有重要理论价值。

在综合能源系统的调度中，各能源系统作为参与者，需要保证综合能源系统整体稳定高效运行，此时各系统之间需要协调配合，但从个体角度来说，各系统是独立的，也需要保证自身运行，此时又存在竞争的关系，而此两种特性，正与博弈论思想不谋而合。目前已有学者取得一定的成果，但是目前大多数研究依旧还是针对综合能源系统整体进行研究，忽略了参与调度的能源系统之间的竞争关系。因为协调综合能源系统调度中，各个参与方之间的竞争与合作关系也是十分必要的内容之一。

发明内容

本发明的主要目的是对多种能源系统共存的综合能源系统优化调度方案进行深入研究，克服现有优化方法未充分考虑各能源系统竞争关系的缺点，提供一种基于非合作博弈思想的综合能源系统优化调度方法，该方法具有原理简单、易于实现等优点。

本发明采用的技术方案是，在现有综合能源系统优化调度未充分考虑参与调度的各能源系统竞争关系的背景下，提出与非合作博弈思想相结合的优化调度方法，以参与调度的各能源系统自身运行成本最小化为目标，建立基于非合作博弈的综合能源系统优化调度模型，将博弈论中纳什均衡定义与粒子群优化算法相结合用于对建立的模型进行求解，得到综合能源系统优化调度方法，并通过扩展的IEEE30节点电力系统、10节点天然气系统和7节点热力系统构成综合能源系统算例，对该方法进行大量测试。

本发明的有益效果是：1)充分利用综合能源系统中不同能源之间的互补特性，通过耦合设备进行能源间的相互转移，达到完全消纳可再生能源的目的；2)与目前以综合能源系统作为整体进行建模的调度方法不同，充分利用参与调度的各能源系统间存在竞争与合作这一博弈关系，建立了基于非合作博弈的综合能源系统优化调度模型。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

图2是本发明方法用于实例的综合能源系统示意图。

图3是本发明方法中所使用的冬季典型日负荷变化曲线。

图4是本发明方法中得到的电力负荷与设备出力情况图。

图5是本发明方法中各发电机组出力变化图。