[发明专利]微网负荷博弈的改进夏普利值法分配方法

说明书

技术领域

本发明项目涉及一种微网负荷博弈收益分配方法研究，特别是一种基于改进夏普利值法的收益分配方法。 

背景技术

随着化石能源逐渐短缺和环境污染日益严重，利用清洁能源的分布式电源(Distributed Generation，DG)被提上了日程，而微网(Microgrid)能有效地整合各种DG、储能单元及负荷，是未来智能电网的重要组成部分。但微网的规模化发展仍受微源投资成本、区域特点、输出能量、可靠性、电能质量、可变负荷等多种因素的影响。 

博弈论作为一种先进的数学方法，近年来日渐受到关注。它用于研究独立玩家之间复杂的相互行为，适用于解决多主体、多目标之间的相互关系。本发明充分考虑负荷的利益，遵循如何实现微网负荷间利益最大化和微源容量配置经济高效的思路，以负荷收益和微网容量为策略，建立了非合作和合作的博弈模型，利用线性迭代法对博弈均衡策略进行求解。恰当的分配方式对于合作博弈至关重要，因此如何对合作后的收益进行重新分配，成为合作博弈的研究热点。夏普利值法(Shapley)是Shapley L S于1953年给出的用于解决n个人合作博弈问题的一种方法，可直接用于利益分配问题。夏普利值法根据博弈者对联盟边际贡献的大小进行利益分配，使每个博弈者都能获得比不加入联盟时多一些的收益。但传统的夏普利值法是一种均等的分配方案，而在合作中，不同利益个体所承担的风险因子可能不同，如果按照均担风险进行收益分配，对于承担风险因素大的博弈者来说显然不合理，分配后的联盟可能不稳定，博弈者有退出联盟的可能性。鉴于此，本发明提出利用收益微调系数和稳定指标进行搜索的改进夏普利值法对合作博弈收益进行重新分配，使合作全联盟保持稳定。 

发明内容

本发明要克服传统夏普利值法在合作收益分配存在不稳定、合作联盟失败的缺点，提出基于微网负荷博弈的改进夏普利值法分配方法，改进的夏普利值法进行合作博弈收益的重新分配，改进后的收益分配具有帕累托改进性质的分配规则，能够加强固有的联盟，维持联盟的整体收益大于其中每个成员单独经营时的收益之和。 

本发明在充分考虑微源成本、微源容量、负荷成本、负荷用电量之间相互关系的基础上，建立了具有博弈关系的微源和负荷博弈模型，以及非合作和合作博弈下的目标函数。利用线性迭代法进行博弈求解，实现了目标函数的最优。最后提出利用收益微调系数和稳定指标进行搜索的改进夏普利值法，在收益微调系数求解过程中，本发明利用粒子群算法进行寻优求 解，通过所提改进夏普利值法对合作后的收益进行重新分配，保证了合作全联盟的稳定性。 

基于微网负荷博弈的改进夏普利值法分配方法，包括以下步骤： 

步骤1、建立微网负荷博弈模型； 

步骤2、改进夏普利值法实现； 

步骤3、粒子群算法求解微调系数； 

进一步，步骤1中建立微网负荷博弈模型的具体步骤如下： 

1-1）、建立支付函数模型； 

考虑一个含m个节点的微网，取M为节点集合，博弈者集合为Γ，包含n个博弈者，Γ={i|i=1，2，…，n}，显然，n≤m。负荷博弈方集合L和微源博弈方集合S均用博弈者i(i∈Γ)表示，S∪L=Γ。第i个负荷博弈者的纯控制策略为x_i=p_i，p_i表示该负荷节点的负荷功率；第i个微源博弈者的纯控制策略为x_i=s_i，s_i表示该微源节点的微源容量。n个博弈者的纯策略组合为x={x₁，x₂，…，x_i，…，x_n}，x_-i={x₁，…，x_i-1，x_i+1，…，x_n}表示除策略x_i外的其它策略组合。 

进一步，步骤(1-1)可有以下步骤组成： 

111）、确定电费函数； 

所构造的电费函数具有如下特点：1)电价随着微源博弈者投资容量的增大逐渐增长，并且增长率逐渐降低。当微源的投资容量较小时，可能会达不到微源的单机容量，因此单位成本较高；而随着微源的投资容量逐渐增大，其单位成本逐渐增大，但趋于平缓。2)电价随着负荷博弈者需求量的增大逐渐增长，而且增长率逐渐加大。按照市场经济的特点，供大于求时，电价较低，随着供求关系的逆转，势必出现竞争用电的局面，导致电价飙升。因此，所构建的电价费用函数如下所述：