[发明专利]一种基于主从博弈的电氢综合能源系统优化运行方法

说明书

本发明提出了一种基于主从博弈的电氢综合能源系统优化运行方法，该方法包括如下步骤：步骤1、设计电氢综合能源系统的基本架构，构建产销一体化结构；步骤2、建立一主两从的主从博弈模型；步骤3、对电氢综合能源系统进行条件约束；步骤4、利用遗传算法对步骤2建立的一主两从的主从博弈模型进行求解。本发明的有益效果：本发明中电氢综合能源系统可消纳多余风电；氢气可以通过压缩储存在高压储氢设备中，向用氢负荷供能，还可在风电出力不足时，氢气可通过燃料电池，再发电补充上网，用于分布式供电，以削峰填谷。

技术领域

本发明涉及一种基于主从博弈的电氢综合能源系统优化运行方法，属于电力系统规划调度领域。

背景技术

以清洁发展为导向的能源转型是当前国际社会普遍关注的议题，氢气被认为是能源转型中重要的过渡能源，可利用含氢储能的电氢综合能源系统(Electric HydrogenIntegrated Energy System，EHIES)进行能源相互转换，使电与氢的单向耦合转变成双向耦合；因此，合理优化EHIES运行方法，可促进电和氢协调配合，对于推动能源转型也具有重要意义，成为当前研究的热点。

目前，国内外学者对于EHIES优化运行已有较多研究，EHIES利用氢储能将电能转换为氢气，氢气再转电能，进行跨能量领域；已有研究以系统运行总成本最小为目标函数进行运行优化，并论证了未来大规模应用氢储能的可行性；利用氢储能作为储能系统，应用于多种能源耦合的微网中，验证了氢储能可降低全寿命周期成本；以考虑能量转换损失和环境成本的经济性为目标函数进行建模，对系统进行优化；以系统总运行成本最小为目的对综合能源系统进行优化。

现有研究均以系统运行成本最低为主要目的，利用氢储能将电能转换为氢气，氢气再转电能，进行跨能量领域存储和削峰填谷，伴随着电力市场不断改革，单纯考虑氢储能作为储能起到削峰填谷的作用，会降低系统的经济性，由于水电解出的氢气纯度较高和工业用氢负荷出价较高，故可在原有电能交易的基础上考虑直接售氢带来的收益。

在能源市场化的背景下，EHIES可依据自身利益需求进行直接售氢和储能的能源交易，如何最优分配氢气和制定售氢价已成为EHIES优化运行新的研究热点；已有研究以基础投资成本和运营成本综合最低为目标，利用传统多目标优化方法进行求解，但不利于揭示模型的主要矛盾、控制变量互相耦合，而主从博弈可通过对变量的划分可解决模型的矛盾，研究多主体如何进行策略优化的问题，使传统方法朝着多主体多目标方向进行转变；已有研究分析了由含氢储能的能源系统运营商、能源生产商、负荷聚合商和储能提供商组成的综合能源系统的运行机制，提出了四方参与的主从博弈模型，但只考虑了直接售氢可提升能源系统运营商的收益水平；利用主从博弈进行建模，通过氢储能调节调整上网电量，使风电场效益最大；上述研究仅考虑综合能源系统运营商与系统其它主体进行博弈，没有涉及到氢气的最优分配和最优售氢价的问题，为了提高EHIES整体的经济效益，根据博弈思想，将售氢行为(Hydrogen Selling Behavior，HSB)和储能行为(Energy StorageBehavior，ESB)设置为电氢综合能源系统运营商(Electric hydrogen integrated energysystem operator，EHIESO)的虚拟博弈者，考虑到EHIESO和ESB、HSB在利益相互影响的局势下是不平等的两个参与者，利用主从博弈论对EHIES进行优化运行。

发明内容

本发明提出的是一种基于主从博弈的电氢综合能源系统优化运行方法，其目的旨在提高电氢综合能源系统的整体经济效益，实现氢气最优分配。

本发明的技术解决方案是：一种基于主从博弈的电氢综合能源系统优化运行方法，该方法包括如下步骤：

步骤1、设计电氢综合能源系统的基本架构，构建产销一体化结构；

步骤2、建立一主两从的主从博弈模型；

步骤3、对电氢综合能源系统进行条件约束；