[发明专利]一种计及源-网-荷-储多方主从博弈的综合能源系统优化运行方法

权利要求书

1.一种计及源-网-荷-储多方主从博弈的综合能源系统优化运行方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：分析综合能源系统中光热电站及多种新能源设备的出力特点；

步骤2：建立关于“源-网-荷-储”四方主从博弈模型，根据约束条件，构建出综合能源系统优化运行数学模型，给出综合能源系统中四方博弈主体运行收益相对最大的目标函数；

步骤3：采用NSGA-Ⅱ结合CPLEX智能求解器，对步骤2的综合能源系统模型中的最优成本问题进行求解，得出优化运行各新能源设备的出力最优解和目标函数值。

2.根据权利要求1所述的一种计及源-网-荷-储多方主从博弈的综合能源系统优化运行方法，其特征在于，所述步骤1具体为：建立含多种新能源设备的综合能源系统拓扑结构，其次对该系统划分四个利益主体，分别为能源运营商、能源供应商、负荷聚合商、储能商，并且以各自的收益最大化为优化目标，利用主从博弈的方法将能源运营商作为领导者，其他三个为跟随者，构建一主三从的主从博弈关系；源侧，将能源运营商EO作为领导者，能源供应商ES作为跟随者；在荷侧，将能源运营商EO作为领导者，负荷聚合商LA作为跟随者,储能商ESS同时考虑负荷侧的可转移、可削减、可替换负荷需求响应的影响。

3.根据权利要求2所述的一种计及源-网-荷-储多方主从博弈的综合能源系统优化运行方法，其特征在于，所述步骤2建立的综合能源系统优化运行数学模型为：

目标函数：

“网侧”能源运营商：

“源侧”能源供应商：

“荷侧”负荷聚合商：

储能商：

式中：C_es、C_load、C_ess、Q_grid,i、E_grid,i分别为EO向“源侧”能源供应商购能成本和售气收益、向负荷侧售能收益、与储能商购售能收益以及与气网、电网的交互成本；F_yw为各设备的运行维护成本；C_qt为CCHP机组启停成本；P_load,i,y分别为用户侧负荷固定量与综合需求响应负荷量之和；c_se,i、c_sh,i、c_sc,i、c_sq,i、c_be,i、c_bh,i、c_bc,i、c_bq,i为EO制定的购能和售能价格；P_i、H_i、C_i、Q_i、Q_cchp,i为供应商能源供应量和CCHP机组单位时间消耗的天然气；以上y均为电、热、冷、气；P_fe,i、P_fc,i、Q_fq,i、P_ce,i、P_cc,i、Q_cq,i为储能商单位时间电、冷、气释能量和电、冷、气储能量；F_myd采用二次函数表示用户消费能源收获得的满意度。

4.根据权利要求3所述的一种计及源-网-荷-储多方主从博弈的综合能源系统优化运行方法，其特征在于，利用NSGA-Ⅱ联合CPLEX智能求解器对该主从博弈模型进行求解，在进行博弈的过程中，NSGA-Ⅱ只需制定、传递和调整价格信息，用户侧更新并传递用能需求信息；不同的主体只需更换价格和能源需求信息，并且各自的决策目标严格保密；于此，将决策变量和策略集进行一定程度的分离，具体求解方法步骤如下：

1)首先初始化参数信息，领导者在能源价格的区间内随机生成第一代购入和售出的电、热、冷、气价格种群；

2)荷侧跟随者根据能源价格种群信息，调整决策目标进行寻优，将寻优后的策略集即参与综合需求响应的负荷信息反馈给领导者；

3)源侧跟随者根据领导者所颁发的能源需求信息和购入能源价格，综合设备运行状态衡量出力情况，并对决策目标进行寻优；

4)领导者将“源荷储”各主体反馈回来的设备出力情况和多能负荷信息结合第一代的电、热、冷、气价格信息作为下一代种群；

结合三个主体的决策目标，对种群不断进行选择、交叉、变异，更新迭代直至达到最终的博弈均衡后停止；

主从博弈包含三个基本要素：参与者N、策略集L和效用F；

参与者：建立的博弈模型包含能源运营商EO、能源供应商ES、负荷聚合商LA、储能商ESS四个参与者；

策略集：EO策略集为L_EO＝{c_sy,i,c_by,i}，c_sy,i表示EO售能价格，c_by,i表示EO购能价格，y＝电、热、冷、气；ES策略集为L_ES＝{P_cchp,i,P_csp,i,P_er,i,P_eh,i,P_p2g,i}；LA策略为L_LA＝{P_load,i,y}；ESS策略为L_ESS＝{P_fe,i,P_fc,i,Q_fq,i,P_ce,i,P_cc,i,Q_cq,i}；

其中，P_csp,i、P_cchp,i为单位时间内CSP电站和CCHP机组输出电功率；P_eh,i、P_er,i、P_p2g,i为单位时间内电加热器、电制冷机、电转气消耗电功率；P_fe,i、P_fc,i、Q_fq,i、P_ce,i、P_cc,i、Q_cq,i为储能商单位时间电、冷、气释能量和电、冷、气储能量；

效用：四个主体的目标决策分别为式(1)、(2)、(3)、(4)的目标函数，即收益达到均衡状态；

在建立的源荷双侧主从博弈中达到纳什均衡，需具备以下约束条件：

即为多方博弈的纳什均衡解，是由各自的最优策略集组成的；其中任何一方都无法通过在不干扰其它两方利益的情况下提高收益，需相互制约，共同达到相对的利益均衡。