[发明专利]一种考虑电力市场全维度的源网荷多主体博弈规划方法

权利要求书

1.一种考虑电力市场全维度的源网荷多主体博弈规划方法，其特征在于，包括以下过程：

步骤1：引入考虑输电管制特性的输电效用计算方法，构建考虑垄断管制和市场运行的输电公司规划模型；

步骤2：以电源新建，分布式电源投运为决策变量，构建考虑多市场主体的源网荷规划模型；

步骤3：提出考虑电力市场运行的源-网-荷规划博弈决策架构；

步骤4：求解纳什均衡，得出最终模型的规划方案；

在步骤1中，在引入考虑输电管制特性的输电效用计算方法，构建输电公司规划模型时，其目标函数由输电服务收入、可靠性费用构成，线路运行费率基于电价潮流数据分线路核算得出，保证对输电线路规划的市场合理引导；输电公司规划模型的目标函数具体如公式(1)所示：

式中，为规划输电线路项目的向量集合，其中均为0-1变量，表示规划输电线路项目是否新建；表示输电公司线路的规划扩容容量集合；表示各规划线路的扩容容量；Ω_mT表示规划输电线路项目的集合；为第l条线路的输电费率；U^Tra为输电公司总效用；为输电公司输电服务收入；为运行维护效用；为运营效用；为通信效用；为第t年线路l的可靠性效用；ψ_es为单位停电损失；EENS_l,t为第t年线路l的缺供电量期望值；Ω_l为线路集合；

其中，输电公司输电服务收入中的运行维护效用运营效用通信效用的求解公式如式(2)所示：

式中，为第t年流过线路l的最大功率值；P_l^cap为线路l的容量；P_l^len为线路l的长度；为输电公司单位容量建模分析费率；为输电公司单位有功功率的运行费率；σ_m为单位容量输电线路运营费率；σ_c为单位长度输电线路通信费率；在具体效用计算时所涉及的相关参数如σ_m和σ_c均由ISO在决策阶段得出；

约束条件包括新建线路投资约束、支路潮流约束以及安全约束；

(1)新建线路数量约束

(2)支路潮流约束

式中：P_i.t和Q_i.t分别为t时刻节点i的有功功率和无功功率；U_i.t和U_j.t分别为t时刻节点i和节点j的电压幅值；G_ij和B_ij分别为支路ij的电导和电纳；θ_ij为节点i与节点j电压间的相角差；

(3)安全约束

式中：U_i.min和U_i.max分别为节点i的电压幅值在任意典型时刻t的下限和上限值；P_ij.t和P_ij.max分别为支路ij在任意典型时刻t的传输功率及其上限值；

发电公司在电力系统规划中对新增机组进行选址定容，其规划模型的目标函数由现有机组的售电效用和运行费率构成，决策变量为新增机组的位置、容量；发电公司的目标函数如公式(6)所示；

式中，U^Gen表示发电公司的总效用；为规划发电机组项目的向量集合，其中均为0-1变量，表示发电机组项目是否新建，Ω_mG为规划发电机组项目的集合；表示发电公司的机组规划容量集合，其中表示各发电机组项目的规划容量；为发电报价信息；λ_pn表示节点n处的节点边际电价；为发电公司机组的售电效用；为发电公司机组的运行费用；r为折现率；T为工程运行的年份；为n节点t时刻的售电量；Ω_t为第T年内峰值负荷典型时刻t的集合；Ω_T为规划周期集合；Ω_N为节点集合；为发电机组的单位运行费率；

约束条件包括可发电新建机组数量约束和新建发电机组出力上下限约束：

(1)可发电新建机组数量约束

(2)新建发电机组出力上下限约束

式中，分别为新建发电机出力的上限和下限约束；

电力大用户公司规划模型的目标函数如(9)所示：

式中，为规划DG项目的向量集合，其中均为0-1变量，表示规划DG项目是否新建；表示电力大用户的规划分布式电源台数的向量集合；表示各规划方案的总分布式电源建设容量；mU∈Ω_mU表示规划新建DG项目的集合；为用户向主网的购电量；U^Use为用户的用电成本效用；为用户的购电成本效用；为用户的主网购电成本效用；为分布式电源发电收入；为设备运行维护成本效用；为n节点处分布式电源c在t时刻的出力；Ω_c为n节点处分布式电源c的集合；为单位DG出力的运行维护费率；

其中，电力大用户的购电成本效用中的主网购电费用和分布式电源发电收入的计算公式如式(10)所示：

式中，f_n,t为规划周期内t时刻节点n的峰值负荷；

电力大用户的规划模型的约束条件主要包括DG待选节点接入数目限制、DG渗透率约束以及DG出力约束；

(1)DG待选节点接入数目限制

式中：N_i.min和N_i.max分别为在待选节点i接入DG数目的下限和上限值；

(2)节点功率平衡约束

式中：q_n,t为规划周期内峰值负荷在t时刻节点n的购电量；为分布式电源在t时刻节点n的发电量；为n节点在t时刻的总负荷；

(3)DG出力约束

式中：和分别为DG出力的下限和上限；

(4)电力大用户的新建DG容量存在以下等式约束的关系：

为电力大用户的购电量信息。

2.根据权利要求1所述的一种考虑电力市场全维度的源网荷多主体博弈规划方法，其特征在于，在步骤4中，对于所提出的动态博弈模型，通过迭代搜索法求解纳什均衡，具体求解步骤如下：

1)输入原始数据和参数：初始化建立博弈模型所需的数据，包括负荷信息、待新建机组参数、待新建线路参数、待新建分布式电源参数、发电公司各机组报价、电力市场运行相关参数原始网络拓扑参数计算参与者效用必备参数；

2)生成博弈参与者策略集合：发电公司根据新建机组待选集合，生成发电公司规划策略集合输电公司根据输电线路待选集合，生成电网规划策略集合用户根据分布式电源待选集合，生成分布式电源建设策略集合mG、mT和mU依次是发电公司、输电公司和电力大用户策略集合中元素的总数；

3)从三个参与者策略集合任意抽取一组规划策略方案作为规划方案初值；

4)设定迭代初值δ；

5)参与者进行方案优化：每一位参与者根据上一轮其他参与者的信息，对自身的规划方案进行再一次决策、校核以及计算，在通过潮流计算和电价计算后得到此博弈回合下的三方最终的效用；

6)判断是否达到均衡状态：若连续两次博弈回合的效用相同，则视为达到均衡状态，进入步骤7)；若不是，则令k＝k+1，返回步骤5)；

7)输出模型均衡解以及各方的最终效用。