[发明专利]一种基于博弈论的冷热电三联供微网系统优化运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于博弈论的冷热电三联供微网系统优化运行方法，属于电力系统规划和运行技术领域。

背景技术

随着社会的发展和能源消耗的不断增加，化石能源短缺以及环境污染等问题日益严重，微网技术得到了快速发展。其中，冷热电三联供(CCHP)微网已成为提高能源效率和减少温室气体排放的核心解决方案之一。

CCHP微网作为一种分布式能源管理形式，由CCHP系统和微电网有效结合而成。CCHP微网将发电装置、燃气锅炉、热回收系统、储能装置、制冷设备、可再生能源和主电网整合为一个整体以实现能源的梯级利用，提高能源利用率，同时还可以有效调节天然气、电力的季节性峰谷差，是能源结构中不可或缺的补充。同时，由于CCHP微网具有整合可再生能源的特点，相比于独立的CCHP系统或微电网，具有新的和更强大的功能。

CCHP微网中同时包含冷热电负荷和可再生能源，可再生能源的出力具有波动性，冷热电三种能量之间存在强耦合关系，且与原动机特性密切有关。因此，CCHP微网是一个复杂的系统，它具有许多不确定性、各种各样的结构和强耦合性，其优化运行调度方法也与其他微网有较大不同。目前，全球范围内CCHP微网的使用正在大幅度增长，对CCHP微网优化运行的研究已成为热点。

博弈论(Game Theory)，既是现代数学的一个新分支，也是运筹学的一个重要学科，旨在解决不同主体之间的相互竞争关系，通过考虑博弈中个体的预测行为和实际行为，来研究它们的优化策略，所得纳什均衡解即为博弈方相互的最优反应。博弈论中的基本概念包括博弈方、行动、信息、策略、收益、均衡和结果等。其中博弈方、策略和收益是最基本要素。目前博弈论已经成为经济学的标准分析工具之一，在金融学、证券学、生物学、经济学、电气自动化、计算机科学、军事战略和其他很多学科都有广泛的应用。

博弈论突破了以往多目标优化方法中把系统元素看成“死”的、被动对象的观念，引进了具有竞争、合作和适应能力的概念，从系统元素之间的竞争和合作的互动作用去认识并描述复杂系统的行为，从而解决多目标优化问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于博弈论的冷热电三联供微网系统优化运行方法，以微网运行的综合收益最大为优化目标，以微网能量平衡、电能质量和系统可靠性为约束条件，搭建微网模型，确定微网内各博弈要素，建立基于博弈论的微网优化运行目标函数并进行求解，从而得到优化的微网运行方案。该方法能对含有冷热电三联供的微网调度运行方案进行优化，大大增加微网系统的综合收益。本发明在一定程度上弥补了当前冷热电三联供微网优化调度运行方面的不足，有利于系统、客观地分析微网项目的运行效益，为优化微网工程的运营提供参考，促进微网市场化、产业化发展。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于博弈论的冷热电三联供微网优化运行方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1：搭建微网模型，并对微网系统中的博弈要素进行分析；

步骤2：基于步骤1的分析，建立基于博弈论的CCHP微网优化运行模型：

其中，E(x)为整个CCHP微网运行的综合收益；g(x)为等式约束条件；s(x)为不等式约束条件，s为不等式约束条件的下限，为不等式约束条件的上限；x_p,x_w,x_g,x_b分别表示光伏发电系统、风力发电系统、CCHP系统、储能系统的运行策略；

步骤3：建立依据微网内经济收益、环保收益、运维费用和燃料费用的综合收益函数，基于迭代策略进行博弈求解，得出稳定的纳什均衡解；

步骤4：分析博弈后微网内各微源的运行策略，得出CCHP微网的优化运行方案及该方案下微网运行的综合收益。

进一步的，所述步骤1中：

步骤1-1搭建微网模型，选择光伏发电系统、风力发电系统、储能系统和CCHP系统作为微源，其中光伏发电系统、风力发电系统微源仅输出电能量，CCHP系统可同时输出冷、热、电三种能量，储能系统包括冷热电三种储能形式，用于平抑系统内能量波动的同时还可储存多余的能源；