[发明专利]基于博弈模型的综合需求响应的电-气联合运行优化方法

说明书

本发明属于能源系统优化运行领域，涉及基于博弈模型的综合需求响应的电‑气联合运行优化方法，包括：根据综合供能用能情况，建立用户的能源转换模型；分别建立供电公司、用户的碳排放折算模型；分析用户能源需求与价格的关系，得到综合能源互联环境下的负荷侧需求‑价格函数；建立综合能源环境下的供需方主从博弈模型；求解博弈模型，得到Pareto最优解，指导能源互联网优化运行。本发明通过建立供电公司、用户的碳排放折算模型，分析用户能源需求与价格的关系，建立供电公司、用户的博弈模型，实现了能源需求、供应关系优化，并有效降低碳排放强度，可指导能源互联网优化运行。

技术领域

本发明属于能源系统优化运行领域，具体涉及一种基于博弈模型的综合需求响应的电-气联合运行优化方法。

背景技术

近些年来，在环境逐步恶化的压力下，世界各国越来越重视碳排放的污染治理。国家电网积极参与碳市场的发展，助力能源低碳转型，并且发布了详细的行动方案。与此同时，人类也面临着传统能源短缺及污染严重的问题。在此背景下，能源互联网成为未来能源供应的主流模式，多种能源联合运行，依据各类能源的特性相互补充。既实现能源结构的优化，节能减排，又保障能源使用的稳定性和经济性。然而，随着多种类型能源联合供应，多方能源供应主体存在不同的利益需求和环保要求，负荷需求方同样根据自己的支付成本有更多的响应选择。如何保证供需各方的经济性和社会性，已经成为能源互联中亟需研究解决的问题。

目前，对于能源互联网的研究主要是设定不同环境下，不同对象的综合能源系统，通过优化实现新能源消纳和经济性的最佳。如2021年第47卷《高电压技术》刊登的陈永龙等的论文“基于多方利益博弈的园区级综合能源系统经济优化运行技术研究”针对不同的智能科技园、工业产业园、智能生活小区建立综合能源系统，进行优化。这些研究在优化中采用了不同的方法如双层优化、博弈论的策略优化。还有一方面的科学研究如张加贝等2021年在期刊《电力需求侧管理》发表的论文“基于需求响应的用户侧综合能源系统分布式博弈均衡策略”，结合需求侧方，做综合能源需求响应的联合优化，其研究对象仍然是大到能源枢纽，小到智慧园区、社区等，但是加入了需求响应模型或者需求响应约束。由于考虑了供需双方的利益，所以更具意义。但是上述研究的对象包含风、光、热电联产和储能的智慧园区，偏于理想化。在目前的实际情况中，区域级综合能源系统几乎没有，要实现不仅建设成本大，而且周期时间较长。

在能源互联网中，天然气作为除电能以外，主要的一种能源类型，已经广泛供应于商业和家庭中，有成熟的运输管网。全国大多数终端用户均已实现了用电和用气的双能源入口，电能与天然气组成能源互联，实现互补，既与当前实际能源条件相符合，建设成本低，又能对传统电网的稳定性起到积极作用，徐海华等2020年在《电力需求侧管理》发表的论文“用户侧综合能源系统中能源储能优化配置模型研究”对此进行了详细介绍。在需求侧用户中，单个家庭负荷由于柔性水平低，分布分散，不易参与需求侧管理中。

因此，研究引入家庭负荷聚合集群(Household Load Cluster,HLC)参与能源需求侧管理中。HLC群体具有类似的家庭负荷特性，便于统一地实现柔性需求响应。研究在家庭负荷聚合集群的现实基础条件下，以现有条件设立综合能源互联环境，即用户级综合能源系统，在此基础上进行博弈优化分析，这样建设周期短，成果转化成本低，更具现实意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种基于博弈模型的综合需求响应的电-气联合运行优化方法，将用户作为家庭负荷聚合集群，分别建立供电公司、用户的碳排放折算模型，分析用户能源需求与价格的关系，建立综合能源环境下的供需方主从博弈模型，为能源互联下的电-气联合市场决策优化运行提供参考。

本发明的技术方案是基于博弈模型的综合需求响应的电-气联合运行优化方法，包括以下步骤：

步骤1：根据综合供能用能情况，建立用户的能源转换模型；

步骤2：分别建立供电公司、用户的碳排放折算模型；