[发明专利]基于用户侧区域综合能源系统的联盟博弈优化运行方法

说明书

本发明的基于用户侧区域综合能源系统的联盟博弈优化运行方法，建立多目标函数，计算能源枢纽能源输入量及价格，通过双层模型多次迭代，上下层收敛至最优解，给出优化问题的基础条件；通过对联盟中博弈模型、效用函数的建立来形成联盟结构，每个能源枢纽可与联盟内的其它枢纽进行交易，求解纳什均衡解。设计能源枢纽三阶段交易方案，采取粒子群优化算法求解各联盟最大利润，得到最佳综合能源系统优化运行策略，实现综合能源系统的优化运行。本方法加强了能源枢纽间协同合作的联系，可提高能源系统运行的灵活性、能源梯级的利用率、减少风和光的废弃等间歇性能源的浪费，减轻了用户负荷侧对能源供应商的压力。

技术领域

本发明属于能源优化技术领域，具体涉及基于用户侧区域综合能源系统的联盟博弈优化运行方法。

背景技术

近来，随着能源产业政策的陆续实施，能源需求的水平也在逐步提高。传统的能源系统，如电力系统、天然气系统以及热力系统，大多是单独规划和运行的，彼此之间缺乏协调与配合，不利于能源供应系统的经济高效运行，随着能源互联网的发展，电力、天然气、热能等能源的耦合性和内部依赖性明显增强，多能源协同运行的趋势越来越明显，综合能源系统对提高能效、降低能源成本、保证能源安全、经济、高效、清洁具有重要意义。

由于综合能源系统是由多种形式的能源系统组成，单一的系统建模、分析和控制方法各不相同，使得多能源耦合运行变得越来越复杂，为了使综合能源系统的规划和运行更加简洁方便，采用能源枢纽(Energy Hub,EH)的概念，能源枢纽是一种典型的多输入多输出、多级能量流和信息流融合的互联节点，包括各种形式的可再生能源，是综合能源系统研究的关键，为综合能源系统的优化提供了可能。

目前，现有技术主要集中以经济性和环保性为最优准则进行优化调度、或考虑了可再生能源的随机性和间歇性，建立了电力和天然气的耦合调度模型，对优化问题进行求解。但能源枢纽之间的相互协作没有被解决。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供基于用户侧区域综合能源系统的联盟博弈优化运行方法，以降低弃风、弃光等间歇性能源的浪费，操作运行灵活，能源成本低，经济效益较好。

本发明提供一种基于用户侧区域综合能源系统的联盟博弈优化运行方法，包括如下步骤：

步骤1：建立基于用户侧区域综合能源系统的能源枢纽的能量输入输出关系和供需平衡关系；

步骤2：建立多目标函数，计算出能源枢纽的能源输入量以及能源价格，通过建立的双层模型多次迭代，上下层收敛至最优解，将优化问题的基础条件给出；

步骤3：在求得上述条件的基础上，能源枢纽通过对联盟中博弈模型、效用函数的建立来形成联盟结构，每个能源枢纽可以与联盟内的其它枢纽进行交易，目标函数是使效用函数在不同的联盟结构中取得最大值，即取得最大利润，因为效用函数满足凸函数特性，所以存在一个Nash均衡点满足综合能源系统优化问题，进而求解纳什均衡解，最终选择最优联盟结构；

步骤4：设计能源枢纽的三阶段交易方案，根据三阶段交易方案，采取粒子群优化算法求解各联盟最大利润，得到最佳综合能源系统优化运行策略，实现综合能源系统的优化运行。

在本发明的基于用户侧区域综合能源系统的联盟博弈优化运行方法中，所述步骤1包括：

步骤1.1：基于用户侧区域综合能源系统的能源枢纽包括：电网、光伏板、风机、变压器、CHP机组、燃煤锅炉、蓄电池、蓄热槽以及电能输出、热能输出，根据它们之间的耦合关系建立能量输入输出矩阵关系式：