[发明专利]基于负荷聚合商的住宅智能能量路由器综合需求响应方法

权利要求书

1.基于负荷聚合商的住宅智能能量路由器综合需求响应方法，其特征在于，该运行方法包括以下步骤：

步骤10)建立能源管理系统模型；

步骤20)建立住宅智能能量路由器参与日前竞价的非合作博弈模型；

步骤30)建立住宅智能能量路由器参与实时调度的优化模型。

2.按照权利要求1所述的基于负荷聚合商的住宅智能能量路由器综合需求响应方法，其特征在于，所述的步骤10)中，建立能源管理系统模型过程为：

步骤101)建立能耗模型，如式(1)-(3)所示：

约束条件为

其中为时段t中负荷i的投标金额；表示负荷i的最大投标量，因此，住宅智能能量路由器n的个体可行投标量集表示为：

其中表示在各调度T内住宅智能能量路由器n的投标量利润，则所有住宅智能能量路由器运营商的可行能耗集表示为：

L＝L₁×L₂…×L_N 式(3)

步骤102)建立燃气锅炉模型，如式(4)所示：

式中为燃气锅炉住宅智能能量路由器n在t时段的热输出量；是气体消耗率；

步骤103)建立投标价格模型，如式(5)-(7)所示：

考虑到市场价格一般与负荷需求水平呈显著的线性关系，即

其中和为常数；Q_t为时段t的预测负荷量，由于预测负荷量Q_t与投标量L_t无关，故(6)改写为

p_t＝a_tL^t+b_tQ_t 式(7)

式中，和只与时间t相关，式(7)表明，P_t与Q_t呈正相关，与L_t呈负相关。

3.按照权利要求1所述的基于负荷聚合商的住宅智能能量路由器综合需求响应方法，其特征在于，所述的步骤20)中，建立住宅智能能量路由器参与日前竞价的非合作博弈模型的过程为：

步骤201)建立住宅智能能量路由器的目标函数，如式(8)-(10)所示：

其中i＝1-4表示负荷I-IV；r_i是负荷的补偿价格；为向用户销售的热能价格；C_gas是天然气的价格；为燃气消耗量，计算式为：

住宅智能能量路由器运营商将以日利润最大化式(8)为目标，在竞价市场上与其他运营商展开竞争，表示为：

通过解决目标函数式(10)每一个n∈N的住宅智能能量路由器将获得最优竞价策略；

步骤202)建立非合作博弈模型，如式(11)-(12)所示：

基于目标函数(10)，非合作博弈模型表示为：

参与者：在竞价市场中的所有住宅智能能量路由器运营商；

策略：投标量Ln

利润：在所有调度期间n∈N的住宅智能能量路由器的总利润；

其中L_-n＝[L₁,...,L_n-1,L_n+1,...,L_n]表示除n外的其他n-1住宅智能能量路由器运营商的投标策略集；

纳什均衡，表示为：

式中为纳什均衡；

步骤203)证明构造的非合作博弈模型的纳什均衡的存在性，如式(13)-(15)所示：

定义1：用变分不等式VI(L,F)表示，找到一个向量x^*∈L，得到

引理2：上述公式博弈的纳什均衡等价于由式中表示的变分不等式(VI)问题的解

其中L＝(L_n,L_-n)和F_n(L_n,L_-n)可以表示如下：

4.按照权利要求1所述的基于负荷聚合商的住宅智能能量路由器综合需求响应方法，其特征在于，所述的步骤30)中，建立住宅智能能量路由器参与实时调度的优化模型的过程为：

步骤301)建立实时调度目标函数，如式(16)-(18)所示：

式(16)中有M＝[1,2,...,M]居民用户愿意与集线器中的运营商n签订合同，是负荷I的用户m集合，并且是集合中的任何设备，考虑住宅智能能量路由器算子主要通过控制设备的开或关状态来实现调度，为t时段设备的运行状态，表示处于关状态，表示处于运行状态，是住宅智能能量路由器n的实时调度量，为器具的功耗；Δt是时间间隔，

实时调度模型表示为：

步骤302)建立实时调度优化约束，如式(19)-(23)所示：

步骤3021)确定I类负荷(可转移可中断)的调度约束，如式(19)所示：

步骤3022)确定II类负荷(可转移不可中断)的调度约束，如式(18)所示：

式中为用户m的家电日能耗，为器具的功耗

步骤3023)确定III类负荷(不可转移可中断)的调度约束，(21)-(22)所示：

式中为用户m的设备的最短开机时间；为电器最长关断时间，和的值由用户的舒适度决定；

步骤3024)确定IV类负荷(替代负荷)约束，如式(23)所示：

式中为用户m与家用电器在时间槽t内的能量需求；为设备在时间槽t内的能量输出；为用户提供时段t内的替代装置能量；Su_m(t)＝1表示替代设备为用户提供能量m。