[发明专利]一种异构远洋孤岛微电网系统及其分布式能源交易方法

说明书

本发明公开了一种异构远洋孤岛微电网系统及其分布式能源交易方法，属于远洋孤岛微电网能源管理领域，系统包括：发电岛、生产岛和负荷岛，方法包括：采用鲁棒优化方法处理可再生能源发电的不确定性问题，通过动态非合作博弈框架来实现发电岛、生产岛和负荷岛中聚合器之间的双向交互过程，并设计分布式迭代算法找到纳什均衡策略，即找到发电岛的最优供电量和最优电价，生产岛的最优购电量、最优供氢量和供水量、最优氢价和水价，以及负荷岛的最优购电量、购氢量和购水量、最优负荷能耗量，同时使得发电岛、生产岛和负荷岛中每个聚合器总成本最小。如此，本发明能有效解决远洋孤岛微电网多能源供应的问题，保证异构远洋孤岛微电网系统经济高效运行。

技术领域

本发明属于远洋孤岛微电网能源管理领域，更具体地，涉及一种异构远洋孤岛微电网系统及其分布式能源交易方法。

背景技术

地球上有许多远洋海岛，它们不仅是国防前哨，也是国家主权的象征，更是国家领土与主权完整的重要保障。为远洋海岛提供稳定的能源供应对岛上居民的工作和生活至关重要。由于远洋海岛距离大陆遥远，远洋海岛很难直接与大陆上的主电网相连，并且远洋海岛规模和资源分布具有不均匀性，存在三种类型的远洋海岛，即发电岛、生产岛和负荷岛。大量可再生能源发电机被部署在发电岛上或者发电岛附近。制氢工厂和海水淡化工厂被部署在生产岛上。负荷岛的土地面积大，适合人类居住。受到天气和其他因素的影响，发电岛上生产的电能资源可能是充足的，也可能是不足的，如果不能被当地使用，这些能源资源将被抛弃。与此同时，生产岛上本地的电能资源可能只能满足部分生产氢气和淡水需求，负荷岛上本地的多能源资源可能只能满足终端用户的部分电能/氢气/淡水需求。针对异构远洋孤岛微电网系统，通过船舶从发电岛运输储能电池到生产岛和负荷岛，以及从生产岛运输氢气和淡水资源到负荷岛来满足负荷岛上的多能源(电能、氢气和淡水)需求显得更为现实。考虑到远洋海岛能源资源的有限性、可再生能源发电的不确定性、多类异质能流耦合的复杂性以及多管理主体隐私信息的安全性，制定有效的能源管理策略对于保证远洋海岛经济高效运行至关重要。

目前为止，微电网能源管理问题主要分为三类：一是处于并网运行模式下的微电网能量管理问题，假设微电网与主电网相连，并且由主电网提供充足的电能；二是处于并网运行模式下的微电网多能源管理问题，假设微电网与主电网相连，并且有充足的多能源供应，然而上述两种情况可能不适用于远洋孤岛微电网场景，异构远洋孤岛微电网系统由于与大陆距离遥远导致系统内的负荷与主电网在物理上断开连接；三是处于孤网运行模式下的孤岛微电网能量管理问题，孤岛微电网不与主电网相连，但均假设孤岛微电网有充足的能源供应，即孤岛微电网中的能源需求可以被充分满足。与上述三种情况不同，一是异构远洋孤岛微电网系统内的可再生能源发电具有不确定性，异构远洋孤岛微电网系统内的多能源供应不能保证能够满足所有负荷的多能源需求；二是异构远洋孤岛微电网系统内存在多类异质能流之间的相互转换和作用，增加了系统建模、分析和优化问题求解的难度和复杂度；三是异构远洋孤岛微电网系统是由不同类型的远洋孤岛微电网组成，每种类型的远洋孤岛微电网都有一个管理主体，存在信息隐私、目标差异等问题，传统优化调度采用集中式方法，不能保护用户的隐私信息并且计算效率低。

总体而言，亟需制定有效的能源管理策略以保证异构远洋孤岛微电网系统的经济高效运行。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种异构远洋孤岛微电网系统及其分布式能源交易方法，旨在解决现有远洋孤岛微电网能源管理方法运行可靠性低，不能为用户提供稳定可靠多能源供应的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种异构远洋孤岛微电网系统，包括：发电岛、生产岛和负荷岛；

所述发电岛，包括可再生能源发电装置和第一聚合器；其中，所述可再生能源发电装置用于生产电能并为所述生产岛和所述负荷岛供应电能；所述第一聚合器根据所述生产岛和所述负荷岛的电能需求，确定相应的供电量和电价；