[发明专利]基于三方博弈的市场主体在能源互联网实时市场中竞价方法

权利要求书

1.一种基于三方博弈的市场主体在能源互联网实时市场中竞价方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：建立能源市场中各主体策略集，能源供应商策略为电价，策略集为能源服务商策略为电能或热能交易收取服务费用，能源服务商中的电网公司电能服务费策略集为能源服务商中的热网公司的热能服务费策略集为其中，和为能源交易中心规定的三个市场主体策略集的上限；

步骤二：建立能源互联网市场各主体的博弈收益模型，具体包括能源供应商，能源服务商和用户三类市场主体；能源服务商中又包含电网公司与热网公司；

构建能源供应商F的总收益模型u_F＝u_Ftra+u_Fser+u_Foth；其中，u_Ftra为能源供应商的交易收益，所述交易收益模型的表达式为u_Ftra＝Q_fup_fq+P_fup_fc+P_fgp_fg+Q_fhp_fh；其中，Q_fu和p_fq分别为能源供应商同大用户交易的热量和热价；P_fu和p_fc分别为能源供应商同大用户交易的电量和电价；P_fg和p_fg分别为能源供应商同能源服务商中的电网公司交易的电量和目录电价；Q_fh和p_fh分别为能源供应商同能源服务商中的热网公司交易的热量和目录热价；u_Fser为能源供应商向能源服务商交纳的服务费用，所述能源服务商服务费用模型的表达式为u_Fser＝P_fup_ser-Q_fup_hser；其中，p_ser为电网公司对能源供应商同大用户进行电量交易时收取的服务费用，p_hser为热网公司对能源供应商同大用户交易时收取的服务费用；u_Foth为能源供应商其他收益，能源供应商其他收益模型仅用成本来表示，为表明能源供应商电能和热能交易与各自成本的关系，其成本模型中将热能和电能成本分开计算，具体表达式为u_Foth＝-P_fc_f-Q_fq_f＝-(P_fu+P_fg)c_f-(Q_fu+Q_fg)q_f；其中，P_f和c_f分别为能源供应商的总发电量和单位发电成本，Q_f和q_f分别为能源供应商的发热量和单位发热成本；因此所述能源供应商的收益函数表达式为：

u_F＝(Q_fup_fq+P_fup_fc+P_fgp_fg+P_fhp_fh-P_fup_ser-Q_fup_hser-P_fc_f-Q_fq_f) (1)

构建能源服务商总收益模型，包括能源服务商中的电网公司总收益模型与能源服务商中的热网公司收益模型；能源服务商中的电网公司总收益模型为u_G＝u_Gtra+u_Gser+u_Goth；u_Gtra为电网公司交易收益模型，其表达式为u_Gtra＝-P_fgp_fg+P_ugp_ug，式中，P_ug和p_ug分别为大用户同能源服务商中的电网公司交易的电量和电价；u_Gser为电网公司服务费用模型u_Gser＝2P_fp_ser；u_Goth为电网公司其他收益模型，能源服务商中的电网公司其他收益仅记为其自身成本，其表达式为：u_Goth＝P_fgc_g-P_ugc_g；式中，c_g为电网公司所售电量的成本单价；综上，能源服务商中的电网公司的收益函数为：

u_G＝-P_fgp_fg+P_ugp_ug+2P_fp_ser+P_fgc_g-P_ugc_g (2)

能源服务商中的热网公司总收益模型为u_H＝u_Htra+u_Hser+u_Hoth；其中u_Htra为交易收益，表达式为u_Htra＝-Q_fhp_fh+Q_uhp_uh，式中，Q_uh和p_uh分别为大用户同能源服务商中的热网公司交易的热量和热价；u_Hser为服务费用，u_Hser＝2Q_fup_hser；u_Hoth为其他收益，热网公司的其他收益仅记为其自身成本：u_Hoth＝Q_fhc_h-Q_uhc_h；式中，c_h为热网公司所售热量的成本单价；综上，能源服务商中的热网公司的收益函数为：

u_H＝-Q_fhp_fh+Q_uhp_uh+2Q_fup_hser+Q_fhc_h-Q_uhc_h (3)

构建大用户收益模型为u_U＝u_Utra+u_User+u_Uoth；u_Utra为大用户交易收益，其表达式为：u_Utra＝-Q_fup_fq-P_fup_fc-P_ugp_ug-Q_uhp_uh；式中，P_ug和p_ug分别为大用户同能源服务商中的电网公司交易的电量和电价；Q_uh和p_uh分别为大用户同能源服务商中的热网公司交易的热量和热价；u_User为大用户服务费用，其表达式为：u_User＝-P_fup_ser-Q_fup_hser；u_Uoth为大用户其他收益，认为大用户没有其他收益，即u_Uoth＝0；大用户购买电能，运用电转热设备，转换为热能，满足自身热负荷需求；电转热设备电热转换效率为η，对于能源服务商中的电网公司和热网公司来说，大用户与其交易，支付同样费用，最终获得的热能相同时，有p_ug＝ηp_uh；综上，大用户的收益函数为：

u_U＝-Q_fup_fq-P_fup_fc-P_ugp_ug-Q_uhp_uh-P_fup_ser-Q_fup_hser (4)

步骤三：确定能源互联网市场交易规则：

首先，大用户选择同能源供应商、电网公司和热网公司进行交易，大用户根据历史数据预测负荷数据，同时分别向能源供应商、电网公司和热网公司提交负荷数据，在能源供应商、电网公司和热网公司收益相同条件下，大用户优先考虑和能源供应商交易；

其次，能源供应商、电网公司和热网公司根据大用户的负荷需求，同时向大用户报价，大用户在满足自身电热负荷需求下，选择支付费用最小的一方进行交易；

再次，大用户同能源供应商交易时，热电联产机组采用以热定电方式运行，优先交易热量，再交易电量，热网公司收取大用户和能源供应商热能交易的服务费用；根据能源供应商热电机组热电比r大小，确定能源互联网的交易方式；设大用户的热负荷需求为Q，电负荷需求为P；如果热电联产机组不能满足大用户电负荷需求，即则大用户继续向电网公司购买其余电量；如果热电联产机组发电量过多，即则其具有上网发电属性，将生产电能出售给电网公司，此时电网公司将向双方收取适当过网服务费用；

最后，大用户不选择同能源供应商交易，能源供应商生产热能出售热网公司，生产电能出售电网公司；此时大用户将向电网公司交易更多电能来转化成相应热能来满足大用户热负荷需求，或者仅向电网公司交易电能，仅向热网公司交易热能；

步骤四：针对步骤二中建立的能源互联网市场各主体的博弈收益模型，采用三方博弈纳什均衡求解方法，首先将热网公司对能源供应商同大用户交易时收取的服务费用p_hser作为参数，求解能源供应商和电网公司两方博弈的纳什均衡；再考虑到热网公司收益仅与热网公司对能源供应商同大用户交易时收取的服务费用p_hser有关，求解不同p_hser下的热网公司、电网公司和能源供应商三方博弈纳什均衡；针对步骤三中确定的能源互联网市场交易规则，需要判断当用户与能源服务商交易时，用户是从电网公司买电转化成热能还是从热网公司直接购买热能，分为两种情况：

首先，当p_ug≥ηp_uh时，用户从热网公司直接购买热能，此时只需要分析用户的购电策略；比较用户与能源服务商和能源供应商交易时，热网公司收益大小，并且有两种交易方式热网公司收益相等时，恰好有p_uh-p_fh＝2p_hser，此时也是电网公司和能源供应商在两种交易方式下收益相等，分析比较p_hser和大小关系，分段求解三方博弈纳什均衡；

其次，当p_ug＜ηp_uh时，用户从电网公司购买电能，并通过电热转换装置转换为热能；热网公司在用户和能源供应商以及电网公司交易时的收益大小与热网公司所售热量的成本单价c_h、能源供应商同能源服务商中的热网公司交易的目录热价p_fh和电网公司所售电量的成本单价c_g有关，分别在和条件下分析p_hser所取的临界条件，分段求解不同p_hser下的三方博弈纳什均衡；

步骤五：根据热网公司对能源供应商同大用户交易时收取的服务费用p_hser的不同，包含以下八种场景，得到基于三方博弈的市场主体在能源互联网实时市场竞价策略：

(1)当p_ug≥ηp_uh，时：

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场三方博弈纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为此时，用户和热网公司交易热，和电网公司交易电，能源供应商与能源服务商交易；

当热网公司策略范围为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略范围为：电网公司策略范围为：且能源供应商策略与电网公司策略需满足此时用户和热网公司交易热，和电网公司交易电，能源供应商与能源服务商交易；

(2)当p_ug≥ηp_uh，时：

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为此时用户和热网公司交易热，和电网公司交易电，能源供应商与能源服务商交易；

当热网公司策略取值为时，

当热网公司策略范围为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为且能源供应商策略与电网公司策略需满足p_ser+p_fc≥p_ug+rp_uh-r(p_fq+p_hser)，此时用户和热网公司交易热，和电网公司交易电，能源供应商与能源服务商交易；

(3)当p_ug＜ηp_uh，且时：

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

此时能源供应商策略取值为电网公司策略取值为且能源供应商策略与电网公司策略需满足此时用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；或能源供应商策略与电网公司策略取值之和满足此时用户和能源供应商交易热和电，再和电网公司交易缺额电能；

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

此时能源供应商策略取值为电网公司策略取值为且能源供应商策略与电网公司策略需满足此时，用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；或能源供应商策略与电网公司策略取值满足此时用户和能源供应商交易热和电，再和电网公司交易缺额电能；

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为此时用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；

(4)当p_ug＜ηp_uh，且时：

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为此时用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

此时能源供应商策略取值为电网公司策略取值为此时用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；或能源供应商策略与电网公司策略需满足此时用户和能源供应商交易热和电，再和电网公司交易缺额电能；

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

此时能源供应商策略可取值为电网公司策略取值为且能源供应商策略与电网公司策略需满足此时用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；或能源供应商策略与电网公司策略取值满足此时用户和能源供应商交易热和电，再和电网公司交易缺额电能；

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为且能源供应商策略与电网公司策略需满足此时用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；

(5)当p_ug＜ηp_uh，且时：

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为此时用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为且能源供应商策略与电网公司策略需满足用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；

(6)当p_ug＜ηp_uh，且时：

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

此时能源供应商策略取值为电网公司策略取值为:用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；或能源供应商策略与电网公司策略取值满足：此时用户和能源供应商交易热和电，能源供应商和电网公司交易电能；

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为且能源供应商策略与电网公司策略需满足用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；或能源供应商策略与电网公司策略取值满足：此时用户和能源供应商交易热和电，能源供应商和电网公司交易电能；

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；

(7)当p_ug＜ηp_uh且且时：

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为此时用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；或能源供应商策略与电网公司策略取值满足：此时用户和能源供应商交易热和电，能源供应商和电网公司交易电能；

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为且能源供应商策略与电网公司策略需满足用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；或能源供应商策略与电网公司策略取值满足：用户和能源供应商交易热和电，能源供应商和电网公司交易电能；

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为且能源供应商策略与电网公司策略需满足用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；

(8)当p_ug＜ηp_uh，且时：

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易；

当热网公司策略取值为时，能源互联网实时市场纳什均衡分布为：

能源供应商策略取值为电网公司策略取值为且能源供应商策略与电网公司策略需满足用户和电网公司交易热和电，能源供应商与能源服务商交易。