[发明专利]一种基于非合作博弈的能源局域网储能系统自动需求响应方法

说明书

一种基于非合作博弈的能源局域网储能系统自动需求响应方法，获取接入能源局域网的储能系统的状态信息，建立储能系统充放电模型；构建博弈参与者的效用函数用以计算其参与博弈后的成本；各博弈参与者独立制定策略并进行交互博弈，求解各自的成本最小化优化策略，从而达到所有参与者最优的目标状态；最后利用非合作博弈机制模拟电力交易过程，证明了所提方法的有效性。本发明针对能源局域网，建立储能系统的非合作博弈模型，旨在追求个体参与者成本最小化的同时，提升可再生能源的消纳水平，实现系统的自主供需平衡与自动需求响应。

技术领域

本发明涉及一种基于非合作博弈的能源局域网储能系统自动需求响应方法。

背景技术

为应对当前一次能源日益枯竭、能源需求急剧增长、环境保护势在必行的多态现状，以电能为中心、以新能源大规模开发利用为特征的新一轮能源变革正蓬勃兴起。其中，新能源技术与信息技术深度结合的能源互联网受到了广泛关注，可再生能源(RenewableEnergy Sources，RES)、储能系统(Energy Storage System，ESS)以及V2G(Vehicle toGrid)模式下的电动汽车(Plug-in Electric Vehicle，PEV)等已在未来的新型能源架构中发挥重要的作用。

能源局域网(Energy Local Network，ELN)是能源互联网的典型子网，服务于多种分布式新能源，拥有丰富的能源消纳方法，可实现综合能源系统的灵活运行。需求响应指用户对于电价变化或不同激励做出的能量使用策略的调整，是需求侧管理的解决方案之一，被视为能提高未来电网运行效率的一种方法，因此探索有效的能量管理方法能促进未来电网的发展。针对需求侧ELN系统的能量管理主要有含有中心机构的集中式管理和去中心化的自治的分布式管理两种方案。由于集中式管理存在信息收集繁琐、用户隐私难以保障、信息安全结构易被破坏、难以对资源实时调控等问题，因此安全自治的去中心化分布式管理方案得到了充分的重视与发展。

博弈论是用来理解和预测各个参与者的相互竞争策略的数学机制，被广泛地应用到含有分布式能源与储能系统的电网能源需求管理中，有潜力提供一个高效的分布式管理方案。非合作博弈中所有个体为了利益互相竞争，自主做出决策以实现整体目标最优，形成无需中心机构的交易体系，最大限度地减少了管理的成本，促进了电力系统市场化进程。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明面向包括PEV集群与储能蓄电池(BatteryEnergy Storage，BES)构成的储能系统和风光发电单元的能源局域网系统，提出了一种基于非合作博弈的能源局域网储能系统自动需求响应方法。通过建立储能系统的充放电模型并构建博弈参与者的效用函数用以计算其参与博弈后的成本，旨在追求个体参与者成本最小化的同时，提升可再生能源的消纳水平，实现能源局域网系统的自动需求响应。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于非合作博弈的能源局域网储能系统自动需求响应方法，该方法包括以下步骤：

S1：确立博弈参与者为能源局域网系统内所有的车辆和蓄电池拥有者，记为v_i，i∈Γ，Γ＝(1,2,...,N)，Γ指所有博弈参与者组成的集合，N为博弈参与者数量；

S2：将连续的时间进行离散化处理，优化时段为24h，均分为K个时段，对于任意第k时段，有k∈{1,2,...,K}，且第k时段的时长为Δt，获取接入能源局域网的储能系统的状态信息，并建立PEV充放电功率模型和ESS储能模型；

S3：确定整个能源局域网系统的约束条件，包括系统功率平衡约束和倒送功率约束；

S4：构建博弈参与者的效用函数用以计算其参与博弈后的成本，建立非合作博弈模型，以实现优化目标；