[发明专利]基于纳什议价的多利益主体分布式鲁棒优化调度方法

说明书

为了解决区域综合能源系统内不同利益主体间的利益博弈和隐私保护问题以及系统中CHP机组可能出现非凸可行域模型的问题，本发明提供了一种基于纳什议价的多利益主体分布式鲁棒优化调度方法。利用基于数据的鲁棒优化算法来处理风电功率的不确定性。建立了可以处理凸可行域和非凸可行域的CHP机组模型，采用纳什议价来解决区域综合能源系统内各利益主体间的博弈问题，以各个利益主体在进行能源交互后是否能有效降低运行成本为纳什谈判的破裂条件。为保护各个利益主体的隐私，采用交替方向乘子法对该纳什议价问题进行求解，以获得各利益主体的能源交互量和能源交易价格。

技术领域

本发明涉及区域综合能源系统日前优化调度领域，具体涉及一种基于纳什议价的多利益主体分布式鲁棒优化调度方法。

背景技术

近年来随着化石能源的消耗，环境污染问题的加剧，具有多能耦合互补优势的区域综合能源系统能融合电、气、热等多种形式的能源，有效提高能源利用率，得到了越来越广泛的应用。热电联产机组(combined heat and power,CHP)由于能源利用率高，环境污染小等优点在区域综合能源系统中得到了广泛的使用。在实际生产中热电联产机组的可行域可能是非凸的，也可能是凸的。然而现有的文献对CHP机组的建模多以凸可行域模型为主，缺少对CHP非凸可行域的研究。此外，区域综合能源系统内部各利益主体通常分属不同的利益主体，这些利益主体在保护各自隐私的条件下进行能源的传输和交易以使自己获得尽可能多的利益，而现有文献鲜有人考虑不同利益主体之间的博弈问题。

发明内容

为了解决区域综合能源系统内不同利益主体间的利益博弈和隐私保护问题以及系统中CHP机组可能出现非凸可行域模型的问题，本发明提供了一种基于纳什议价的多利益主体分布式鲁棒优化调度方法。利用基于数据的鲁棒优化算法来处理风电功率的不确定性。建立了可以处理凸可行域和非凸可行域的CHP机组模型，采用纳什议价来解决区域综合能源系统内各利益主体间的博弈问题，以各个利益主体在进行能源交互后是否能有效降低运行成本为纳什谈判的破裂条件。为保护各个利益主体的隐私，采用交替方向乘子法(Alternating direction multiplier method，ADMM)对该纳什议价问题进行求解，以获得各利益主体的能源交互量和能源交易价格。

本发明提供如下的技术方案：

一种基于纳什议价的多利益主体分布式鲁棒优化调度方法，包括以下步骤：

S1，考虑综合能源系统中仅有风电这一种可再生能源，定义区域综合能源系统中配电网、配热网和微网群分为不同的利益主体；

获得各利益主体内部的基础数据值，包括热、电负荷日前预测数据，风电功率历史数据和日前预测数据，配电网从输电网购电的实时电价和燃气轮机购气价格数据。

S2，含有风力发电机的利益主体根据风电功率历史出力数据，构建风电功率预测误差概率密度函数。

采用高斯混合模型(Gaussian mixed model，GMM)对各主体内风电功率的预测误差进行逐时拟合。GMM的表达式如下所示：

式中x为不确定量，这里指风电功率预测误差；I为高斯分量个数；λ_i为第i个高斯分量的权重；f_G,i为第i个高斯分量；μ_i为均值；δ_i为协方差矩阵。采用最大期望算法对式(1)进行求解。设GMM中未知的参数集为θ＝(θ₁,θ₂,…θ_n)，其中θ_j＝(λ_j,μ_j,δ_j)，j＝1,2…m；

则样本的对数似然函数为

式中：m为风电功率预测误差历史数据总量，使式(2)达到最大化的θ即为混合高斯模型参数的估计值。