[发明专利]一种基于纳什均衡的配电网分布式协同优化调控方法

权利要求书

1.一种基于纳什均衡的配电网分布式协同优化调控方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1，配电网下发自律性空间计划；

步骤2，配电网根据自律性空间计划对各微电网实际运行点所落入的运行区间加以判断；

步骤3，对于申报功率落入限制区的微网在采取强行限制措施终止其越界行为的同时，统计相关信息并纳入惩罚机制；对于申报功率落入自律运行区的微网，配电网不做强加干涉，统计行为信息后纳入奖励机制；对于申报功率落入协同调控区的微网，配电网构建市场平台，于日前组织多微网进行第一轮竞价，微网竞价单价应低于输电网电价；在第一轮报价之后，配电网主要考虑各微网竞价单价进行市场第一次出清，随后公布出清结果；若全部出清即成交电量满足配电网需求或所有微网申报功率全部售罄，则竞价结束；反之，若出现微网仍有剩余功率，竞价单价存在优势且配电网仍有接纳能力的情况则视为部分出清；配电网组织多微网进行第二轮报价，此时各微网根据第一轮出清结果修改申报功率及竞价单价；配电网仍主要考虑各微网竞价单价进行市场第二次出清，随后公布第二次出清结果；

所述的步骤1中，自律性空间计划的制定是规范市场化竞价的限制性条件，为多微网的市场化竞争省略电网安全性校核的步骤；

所述的步骤3中，运行奖励区信息的确定双层博弈的具体步骤如下：

步骤1)：配网下发运行奖励区边界数据；

步骤2)：初始化微网的竞价价格，并为DG、ESS和微网中的负载以及配电网的网络参数准备数据；

步骤3)：构建多微网运行博弈模型，每个微网实现自调度，同时进行决策，然后，微网向配电网市场提交有功功率和无功功率的竞价量；

步骤4)：配电网市场从步骤2)中的所有微网接收报价，并构建提前一天的市场清算模型，配电网市场运行市场出清模型，并将得到的有功和无功功率的DLMP公布给微网；

步骤5)：检查是否达到纳什均衡，每个微网收到其所在节点的DLMP，微网采用自身DLMP信息，并重复步骤3)，如果DLMP与前一步的结果不同，执行步骤2，如果DLMP不再改变，则所有微网的最优解都达到博弈的纳什均衡；

步骤6)：输出纳什均衡和微网的最优解；

所述的步骤3)中，构建多微网运行博弈模型，包括下述步骤：

定义集合M为微网集合，i为微网编号，i∈{1,2,…,n}；定义S为微网竞价策略集合，U为微网效用支付函数集合；在上述基础上，定义集合G＝{M,S,U}为非合作博弈；

效用函数如式(1-1)所示：

T——时间长度，即日前24小时；

——t时段微网单位电价修订系数；

———t时段微网所在母线有功功率市场价格($/kWh)；

——t时段微网所在母线无功功率市场价格($/kVarh)；

—微网与配电网的电力交换方案(kW、kVar)；

DG、B——分别为微网中的DGs、电池储能集合；

f^DG(·)——DG_s的成本函数($)；

f^B(·)——电池储能的成本函数($)；

——DG_i的功率输出(kW)；

——电池储能在t时段的功率输出(kW)；当电池放电时，为正，反之，为负；

微网中DG的成本曲线被建模为方程式中的一次函数，式(1-2)用α_i和β_i作为系数，

微网中蓄电池的储能成本函数建模为充电功率和放电功率的二次函数：

γ_i——第i个电池的充放电能量成本系数($/kWh)；

——分别为电池储能的放电功率、充电功率，其遵循等式(1-4)中的关系(kW)；

式(1-5)和式(1-6)中给出了微网中的节点功率平衡约束：

—微网的有功负荷需求(kW)；

——微网的无功负荷需求(kVar)；

微网的有功和无功竞价电量受通过微网和配电网之间的联络线进行电力交换的物理限制，对应约束如下：

——联络线最小有功功率限值(kW)；

—联络线最大有功功率限值(kW)；

—联络线最小无功功率限值(kVar)；

—联络线最大无功功率限值(kVar)；

其中联络线有功上下限应在协同调控区有功上下边界之内；

分布式发电的运行受到以下约束，包括发电功率(式(1-9))限制和功率因数要求(式(1-10))；

——DGi在时段t的最大有功输出(kW)；

——DGi在时段t的无功发电，是DG运行的功率因数要求，其范围在[-0.95，+0.95](kVar)；

电池能量存储的运行约束表示如下，其中式(1-11)和式(1-12)表示电池储能的充、放电功率约束，式(1-13)表示电池储能的能量变化，而式(1-14)限制电池储能的能量变化范围，式(1-15)要求电池在一天中的总的充电量和放电量相等；

——电池储能的最大充电功率限值(kW)；

——电池储能的最大放电功率限值(kW)；

E_i,t——电池储能在t时段存储的能量水平(kWh)；

—电池储能充电效率(％)；

——电池储能放电效率(％)；

SOC_i,min——电池储能最小荷电状态限值(％)；

SOC_i,max——电池储能最大荷电状态限值(％)；

所述的步骤4)中，配电网市场的出清模型如下：

N：配电网络中的节点集；

输电网中批发电力市场中变电站有功节点电价($/kWh)；

输电网中批发电力市场中变电站无功节点电价($/kVar)；

节点i的有功负荷需求(kW)；

节点i的无功负荷需求(kVar)；

分别为节点i和节点j之间流动的有功功率(kW)；

分别为节点i和节点j之间流动的无功功率(kVar)；

pr(i)、cr(i)：分别为节点i的母节点和子节点的集合；

I_ij,t线路电流(kA)；

V_i,t节点电压(kV)；

r_ij、x_ij线路阻抗(Ω)；

线路容量(kVA)；

变电站容量(kVA)；

式(1-17)和式(1-18)是配电网中的节点有功功率和无功功率平衡方程；式(1-19)描述了节点电压降与线路流量之间的关系；式(1-20)表示电压，电流和线路流量之间的关系；式(1-21)和式(1-22)是电流和电压限制；线路容量和变电站容量限制如式(1-23)和式(1-24)所示；

引入辅助变量u_i,t和w_ij,t来表示节点电压和线路电流的平方，

式(1-20)在不失精度的前提下松弛为式(1-27)：

式(1-27)进一步转换为标准SOC形式的凸优化模型，

最后，形成了如下基于二阶锥规划的配网市场清算的凸优化模型，

min(16)(1-29)

2.根据权利要求1所述的一种基于纳什均衡的配电网分布式协同优化调控方法，其特征在于所述的步骤3中，各微网负责统筹其所属分布式电源、储能系统、负载以及配网发布的微网运行奖励区的关键信息，向配电网提交竞价投标，配电网在收到所有微网的出价/报价后，对其申报的交换电量进行判断，若在运行奖励区内，则不修订其报价，若在运行奖励区外，则逐级修订其报价，并以此报价作为发电权利排序依据。