[发明专利]一种基于非合作博弈的农业大棚多能源系统和优化方法

说明书

本公开提出了一种基于农业大棚的综合能源系统优化方法及系统，包括：根据农业大棚的不确定性影响因素作为输入数据，预测光伏出力、购电价格、天气对大棚温度的影响、天气对大棚湿度的影响以及天气对大棚光照的影响；基于该预测数据，计算在预测时域内选取最优的出力决策，使自身成本函数最小，当进入下一时刻后，再次进行预测，再次进行纳什均衡的迭代收敛，决策最优出力，依次进行滚动时域优化。本公开技术方案将农业大棚生产与综合能源系统相结合，将既能解决农业生产垃圾的环境问题又能够提高能源的利用效率，达到环保节能的效果。

技术领域

本公开属于综合能源优化调度技术领域，尤其涉及一种基于非合作博弈的农业大棚综合能源系统出力优化方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

能源和环保问题一直以来都是人们关注的热点话题。从我国的能源结构来看，燃煤发电的比例偏高，大约占60％左右，虽然我国是煤炭资源的生产消费大国，煤炭发电的成本较低，发热量高，但这种发电方式会带来不小的环境问题。无论是能源安全，还是环境污染，发展绿色可再生能源是解决能源问题的根本途径。而可再生能源的利用也存在着种种问题障碍，比如风电不能够在农业大棚中使用，光伏发电随机波动，另外需求侧存在耦合因素也对系统造成一些扰动。针对农业大棚此类常规系统，现存控制决策未考虑沼气存储罐的容量问题。

具体包括：

1、利用效率有待提高，系统消纳能力有待提升，我国的资源禀赋与负荷中心呈逆向分布特点，资源和负荷匹配相对较差。

2、技术水平低，利用成本高，需要通过进一步的技术进步和产业升级降低成本。

3、就生物质能而言，其利用方式主要以发电为主，但生物质能的原材料不可控，生物质发电出现大面积亏损。据计算，生物质能存储的能量比现阶段化石能源的消费总量大两倍，而当前我国的能源结构中，生物质能占比极小，主要是粗放的生产模式和能源利用导致的。当前较为有效的生物质能利用形式有制取沼气和利用生物质生产酒精。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种基于非合作博弈的农业大棚的综合能源系统优化方法，利用分布式非合作博弈理论实现多能流预测，减小农业大棚的维护运行成本，增加系统的稳定性、可靠性。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了一种基于农业大棚的综合能源系统优化方法，包括：

根据农业大棚的不确定性影响因素作为输入数据，预测光伏出力、购电价格、天气对大棚温度的影响、天气对大棚湿度的影响以及天气对大棚光照的影响；

基于该预测数据，计算在预测时域内选取最优的出力决策，使自身成本函数最小，当进入下一时刻后，再次进行预测，再次进行纳什均衡的迭代收敛，决策最优出力，依次进行滚动时域优化。

进一步的技术方案，预测时，基于温度大棚对温度、湿度、光照要求，确定天然气、电能、冷能及热能的优化目标及约束条件。

进一步的技术方案，在预测时域内选取最优的出力决策时，在电能、冷能、热能和天然气四者的出力情况非合作的情形下，根据分布式非合作博弈控制算法求解优化目标，不断进行向前滚动优化。

进一步的技术方案，非合作博弈控制算法中博弈者主要是天然气、电力、冷、热力的出力，博弈者最小化自己的损失函数，由于损失函数和四者的出力息息相关，因此考虑到相互的约束，采用拉格朗日乘子法，最小化自己的收益函数，在预测时域内，计算博弈的纳什均衡点，并将各个能源在纳什均衡点的出力情况作为下一时刻的优化状态。