[发明专利]基于博弈论的区域能源互联网规划的数学模型和规划方法

摘要

本发明涉及能源互联网规划技术领域，具体涉及一种基于博弈论的区域能源互联网规划的数学模型和规划方法，包括建立适用于博弈论规划分析的分布式电源、储能系统、冷热电联供系统的模型；将公共能源运营商、分布式能源的服务商以及用户作为博弈参与者，以规划建设容量、定价策略、用能行为作为各自的决策变量，并将设备的全寿命周期收入作为收益，建立区域能源互联网规划的不同博弈模型；根据各个参与者的决策策略建立多个模式下的具体博弈模型；通过迭代优化算法进行求解，并对比分析各种博弈模式下的Nash均衡解，最终选择各方利益最大化下的Nash均衡解作为区域能源互联网的规划方案。

主权项

1.一种基于博弈论的区域能源互联网规划的数学模型，其特征在于，涉及能源技术，所述能源技术包括可再生能源发电技术、储能系统、冷热电联供系统，所述可再生能源发电技术至少包括光伏发电、风力发电；所述数学模型的基本元素至少包括参与者集合、策略集合、收益函数、均衡，其中：(1)参与者集合，包括：规划区域中的分布式能源服务商、公共能源运营商和用户；所述分布式能源服务商、公共能源运营商、用户分别用A、U、C表示，参与者集合为N＝{A,U,C}；(2)策略集合，包括：(2a)分布式能源服务商的策略，包括光伏发电系统(PV)、风力发电系统(WT)、储能系统(ESS)、冷热电联供系统(CCHP)的容量、以及电力销售价格，分别记为P_PV、P_WT、P_ESS、P_CCHP、S_E，光伏发电系统(PV)、风力发电系统(WT)、储能系统(ESS)、冷热电联供系统(CCHP)的分布式能源服务商的决策变量、以及电力销售价格的决策变量，具有连续的策略空间，分别记为Ω_PV、Ω_WT、Ω_ESS、Ω_CCHP、Ω_E，具体为其中，分别为光伏发电系统容量的上限和下限；分别为风力发电系统容量的上限和下限；分别为储能系统容量上限和下限；分别为冷热电联供系统容量的上限和下限；分别为售电价格的上限和下限；(2b)公共能源运营商的策略，包括电力公司建设变电站的容量以及燃气公司建设储气站的容量，分别记为P_STA和V_GAS，电力公司和燃气公司的公共能源运营商的决策变量具有连续的策略空间Ω_STA和Ω_GAS，具体为其中，分别为电力公司建设的变电站容量上限和下限；分别为燃气公司建设的储气站容量上限和下限；(2c)用户的策略，是不同能源价格采取不同的用能行为以减小用能支付，即调整或平移使用的负荷，记为P_C，用户的决策变量具有连续的策略空间Ω_C，具体为其中，分别为用户可平移负荷的上限和下限；(3)收益函数参与者收益，定义为参与者的全寿命周期收入与全寿命周期费用之差；分布式能源服务商的收益、公共能源运营商的收益和用户的收益分别记为I_A、I_U和I_C，从而模型的收益向量为I＝(I_A,I_U,I_C)；(3a)分布式能源服务商的全寿命周期收入包括售能收入报废收入和辅助服务收入分布式能源服务商的全寿命周期费用包括运行年限内的设备投资建设费用运行维护费用停电补偿费用从公共能源运营商购能的费用分布式能源服务商的收益函数为：(3b)公用能源运营商包括电力公司和燃气公司；电力公司的全生命周期收入包括由于分布式能源服务商的并网接入，电力系统中网损的降损收益向分布式能源服务商售电的收益以及设备的报废收入电力公司的全寿命周期费用包括运行年限内的设备投资建设费用运行维护费用以及支付分布式能源服务商辅助服务的费用燃气公司的全寿命周期收入包括向分布式能源服务商售气的收益设备的报废收入燃气公司的全寿命周期费用包括运行年限内的设备投资建设费用和运行维护费用公共能源运营商的收益函数为：(3c)用户的用能成本用户的用能效益用户的收益函数为：(4)均衡基于参与者集合、策略集合和收益函数，得出模型的纳什(Nash)均衡，记为分布式能源服务商、公共能源运营商和用户之间为合作方式的博弈或非合作方式的博弈；能源传输和转换的约束条件如下：(4a)能量平衡约束电负荷平衡热负荷平衡冷负荷平衡(4b)电空调约束电空调的制热量、制冷量与耗电功率之间的关系如下：(4c)CCHP模型及约束CCHP的电力出力、制热量、制冷量与燃气之间存在以下关系：