[发明专利]一种考虑多主体利益均衡的综合能源系统的能量管理方法

说明书

本发明提供的考虑多主体利益均衡的综合能源系统的能量管理方法，考虑了综合能源系统内可能存在多利益主体并存的情况，并以“源荷储”为线索将综合能源系统划分为综合能源供应代理(IEA)、储能代理(ESA)、用户集群代理(UA)三个主体，并建立相应的效益模型；设计了基于能量管理中心的含多主体的综合能源系统运行机制，实现了各主体之间能量流、经济流和信息流的有序传输；提出了基于系统效益不均衡度的协调式能量管理策略，实现各主体在追求自身最大效益的同时兼顾主体之间的效益均衡，避免在以全局效益为目标的情况下牺牲某一方主体的效益。

技术领域

本发明涉及能量管理技术领域，具体涉及一种考虑多主体利益均衡的综合能源系统的能量管理方法。

背景技术

随着化石能源日益枯竭、环境污染和能源危机问题加剧，如何发展可再生能源技术，构建多能互补、能源梯级利用的现代能源体系，是实现能源转型和能源结构调整的重要途径。综合能源系统作为一种新型能源一体化的开放系统，打破了单一能源系统独立运行的传统模式，支持多类型能源的综合供给、多能源网络的系统集成以及海量分布式设备的接入，具有多能耦合的特点，有利于实现能源高效利用、满足用户多种能源梯级利用、提高可再生能源消纳能力，为改善能源消费结构和实现社会可持续发展提供了新的技术手段。综合能源系统的能量管理技术与系统运行的经济性、高效性、环保性等息息相关，而随着售电侧市场的进一步开放以及综合能源服务的不断推广，综合能源系统内可能出现多利益主体共存的局面，因此，对含有多主体共存的综合能源系统能量管理方法进行研究具有重大的经济效益与社会意义。

能量管理技术实质是以系统整体的经济性、环保性或其他指标为优化目标，计及能量平衡、机组容量、爬坡能力等约束，通过协调各种能源设备的出力及购售电策略，实现系统经济高效运行的优化调度。综合能源系统的前身是微电网，前者与后者在能量管理方面的区别在于，微电网仅考虑电能的平衡及最优分配，而综合能源系统具有冷、热、电、气等多类型负荷，需要考虑不同能源设备之间的耦合关系以及不同购能策略之间的经济成本，制定最优的调度策略。

目前，国内外学者对综合能源系统能量管理方法或者优化调度方法的研究已有初步成果。国外学者首先提出能源集线器的概念，将综合能源系统等效为二端口网络，用矩阵形式表达了综合能源系统内的各种能源转换关系，并建立了基于能源集线器的综合能源系统优化调度模型。而国内学者在此基础上提出了能源母线的概念，将综合能源系统的能量分配由不同的能源母线完成，进一步增强了系统的多能耦合特性，提高了能源利用率。之后有一些学者针对可再生能源出力不确定性问题，提出了多场景分析、鲁棒优化、区间优化等方法，有效地降低了不确定性对系统造成的影响，提高了可再生清洁能源的消纳率。

现有的研究大多是从整体最优的角度对综合能源系统进行优化，欠缺了对多利益主体并存场景的考虑，在追求整体最优的过程中可能导致某方利益严重受损，不利于综合能源系统内各主体的良性发展。

发明内容

针对当前大多数综合能源系统能量管理方法以集中优化为主，未考虑系统中不同利益主体存在的情况。本发明考虑了综合能源系统内各设备可能分属于不同的利益主体，以“源荷储”为线索将综合能源系统划分出综合能源代理(IEA)、储能代理(ESA)和用户集群代理(UA)三个主体并建立相应的效益模型。然后设计了基于能量管理中心的多主体综合能源系统运行机制，实现各主体之间的能量流、经济流和信息流的有序传输。最后由能量管理中心提出基于系统不均衡度的协调式能量管理策略，可以有效保证各主体在追求自身效益最大的同时兼顾各方的收益均衡，并且提高系统的综合能源利用率。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供一种考虑多主体利益均衡的综合能源系统的能量管理方法，包括以下步骤：

T1:将综合能源系统中的各个要素划分为综合能源代理、储能代理和用户集群代理三个代理后，对各代理分别进行利益分析；