一种基于博弈纳什均衡的微网电源规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于博弈纳什均衡的微网微电源规划方法，分别以不同参与者的身份建立了合作博弈优化配置模型，充分考虑了微网中不同种类微电源的发电出力特性以及多种约束条件，以微网售电收益、微电网的投资成本、系统网损成本、环境成本、交互功率成本组成的收益函数和大电网网损的降损收益、向微网的售电收益、由于向微网售电排放的废气成本以及大电网节省的热备用费用而组成的收益函数进行博弈，并采用博弈迭代算法进行求解，解决了博弈模型的电源规划问题。通过采用典型微网结构进行仿真分析研究，仿真结果表明微网与大电网合作博弈才能够取得更好的收益，因此通过联合各利益相关方的力量，才能推动微网的健康发展。

A method of microgrid power planning based on game Nash equilibrium

The invention discloses a game Nash equilibrium of micro micro power network planning method based on the identity of the participants, respectively in different established an optimal allocation model of cooperative game, give full consideration to the micro grid of different types of micro power generation characteristics and various constraints, composed of micro grid electricity sales revenue, the investment cost of the micro grid system loss and cost, environmental cost, power cost and revenue function of interactive grid network loss of income, loss to the micro grid electricity sales revenue, due to the cost of gas emission and micro network sale of electricity power saving hot standby cost and revenue function of the game, and solved by the the game iterative algorithm to solve the power problem of game model. By using a typical microgrid structure simulation analysis, the simulation results show that the microgrid and the grid cooperative game can make better profits, so through the combination of the various stakeholders of power, to promote the healthy development of micro grid.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于博弈纳什均衡的微网电源规划方法，属微网

技术介绍
随着环境问题和能源危机的日趋严重，传统电力系统通过消耗化石燃料来产生电能以及长距离传输的方式难以满足节能减排、减轻环境污染、降低网损、改善电能质量和提高供电可靠性等要求，世界各国都在大力开发新能源及可再生能源，提高可再生能源发电的比重。同时，用户对电能质量和供电可靠性要求不断提升，要求电网能够提供更加安全、可靠、清洁、优质的电力供应，能够适应多种能源类型发电方式的需要，因此，微网的概念应运而生。相对大电网而言，微网（Microgrid）是一种由风力发电、光伏发电、微型燃气轮机等微电源（分布式电源，DG）和储能装置、负荷共同组成的有机系统。微网可以有效的整合各种分布式电源的优势，充分发挥分布式电源所带来的经济效益和环境效益，可更好的满足用户对电能质量和供电可靠性更高的要求，可实现电网的削峰填谷，提高能源的梯级利用。微网系统中微电源的电源规划是微网技术研究的重点和难点问题，已经引起了人们的广泛关注。当前国内外已有大量的学者对DG的优化配置开展研究，主要从技术因素、经济效益、环境成本等方面着手考虑，并取得了一定的研究成果。然而以上的方法有一定的局限性，都是基于微网或者大电网不同的投资方进行微电源的规划。微网与大电网可能属于不同的投资者，针对微电源优化配置时，各方投资者都希望能够以自身最大利益的前提下配置最优容量，这样还需对微网系统中微电源的优化配置问题在广度和深度上进一步展开深入研究。
技术实现思路
本专利技术建立博弈论纳什均衡模型来分析微网中微电源容量的优化配置问题，以微网和大电网为博弈的参与者，采用博弈论迭代算法求解并分析比较了各模式下的纳什均衡结果，迭代计算结果证明采用合作模式能够更好的实现微网中微电源的优化配置，保证能源的高效利用，全面提升微网与大电网的综合技术经济效益。1模型构建本专利技术所考虑的微网技术包括光伏发电（Photovoltaic，PV），风力发电（WindTurbine，WT）、微型燃气轮机（MicroGasTurbine,MT），和储能装置（EnergyStorageSystems,ESS），从而建立基于博弈论的微网与大电网优化配置模型。博弈论中，一个博弈包括多个必备的要素，其中包括参与者、策略、收益函数、均衡为必备。博弈论要素分析1）参与者以微网和大电网为博弈的参与者，从而构成双人博弈，分别用Mic，Mac表示两个参与者。2）参与者策略参与者Mic，Mac在进行博弈时，其策略主要是通过合作和非合作博弈模式决定微电源的容量，分别表示为PPV,PWT,PMT,PESS,由于决策变量在某个范围内连续取值，即各参与者具有连续的策略空间SPV,SWT,SMT,SESS,具体为：PPV=∈{SPV=[PPVmin,PPVmax]本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术建立基于博弈纳什均衡的微网与大电网优化配置模型，充分考虑的微网技术包括光伏发电（Photovoltaic，PV），风力发电（Wind Turbine，WT）、微型燃气轮机（Micro Gas Turbine,MT），和储能装置（Energy Storage Systems,ESS），而博弈论中，一个博弈包括多个必备的要素，其中包括参与者、策略、收益函数、均衡为必备。博弈论要素分析1）参与者以微网和大电网为博弈的参与者，从而构成双人博弈，分别用Mic，Mac表示两个参与者。2）参与者策略参与者Mic，Mac在进行博弈时，其策略主要是通过合作和非合作博弈模式决定微电源的容量，分别表示为PPV,PWT,PMT,PESS,由于决策变量在某个范围内连续取值，即各参与者具有连续的策略空间SPV,SWT,SMT,SESS,具体为：PPV=∈{SPV=[PPVmin,PPVmax]}PWT∈{SWT=[PWTmin,]PWTmax]}PMT∈{SMT=[PMTmin,PMTmax]}PESS∈{SESS=[PESSmin,PESSmax]}]]>其中，为光伏发电容量的上下限；为风力发电容量的上下限；为微型燃气轮机容量的上下限；为储能装置容量的上下限。3）参与者收益参与者Mic，Mac的收益函数分别为：①微网的收益函数：CBMic=CBenefit-CC]]>式中：为微网的目标收益；CBenefit为微网为一年时期的售电收入；CC为微网对于微电源的经济成本，包括投资成本、安装成本、运行和维护成本、环境成本和向大电网购电成本。具体的目标函数为：式中，Nb为微电源的种类，其中1为PV，2为WT,3为MT,4为ESS,Nb为4;Ndl为调度时段，τdl为第dl个调度时段的时间；λdl为第dl个调度时段时的电价；rdl为第dl个调度时段的电价补贴；为第i种微电源第dl个调度时段的售电量；CI、CO&M、CF、CE、CGRID分别为微电源的投资成本年金现值、运行和维护成本、燃料成本、环境成本和向大电网购电成本；Ii,e、Ii,f分别第i种微电源的购置成本和安装成本；Pi为第i种微电源的额定装机容量；分别为第i种微电源单位发电量的运行和维护成本；Cgas为单位立方米天然气的价格，一般为2.5元/m3；c(d,n)是折现率为d使用寿命为n的年金现值系数；Ei,k、E′i，k分别为第i种微电源单位发电量排放的第k种污染气体的环境价值成本和污染惩罚成本；M为微电源排放污染气体的种类；为微网在第dl个调度时段负荷缺电率；c为微网向大电网的购电电价；为微网在第dl个调度时段的负荷需求；为有功网损；b为微网的网损电价。②大电网的收益函数相对于微网来说，大电网的收益主要是由于微网的并网接入，电力系统中网损的降损收益Closs、向微网的售电收益CMG、由于向微网售电而消耗的化石燃料排放的废气成本Cemission、大电网节省的热备用费用Creserve。CBMac=Closs+CMG-Cemission-CreserveCloss=Σdl=1Ndl(a×ΔP‾dlloss)×τdlCMG=Σdl=1Ndlτdl·c·δdlLPSP·PdlLCemission=Σdl=1NdlΣk=1Mτdl(Ek+Ek′)·δdlLPSP·PdlLCreserve=Σdl=1NdlΣi=1Nbτdl·c1·α·Pi]]>式中：为第dl个调度时段大电网由于微网的接入而降低的网损变化量；a为网损电价；Ek、E′k分别为火电机组单位发电量排放的第k种污染气体的环境价值成本和污染惩罚成本；由于微网的并网接入，既满足了当地供电可靠性的需求，同时大电网也减少了热备用的需求，因此Creserve为大电网节省的热备用费用，c1为单位电量的热备用费用，α为热备用所占总装机容量的比重。4)信息集对于合作博弈的微网与大电网而言，信息集即是保证系统能够安全、可靠和稳定运行的约束条件。①等式约束，即节点潮流方程。Pj,dlnet=-Pj,dlD+Pj,dlDGQj,dlnet=-Qj,dlD+Qj,dlDG]]>Pj,dlnet=Uj,dlΣr=1NUr(Gjrcosθjr+Bjrsinθjr)Qj,dlnet=Uj,dlΣr=...

【技术特征摘要】
1.本发明建立基于博弈纳什均衡的微网与大电网优化配置模型，充分考虑
的微网技术包括光伏发电（Photovoltaic，PV），风力发电（WindTurbine，WT）、
微型燃气轮机（MicroGasTurbine,MT），和储能装置（EnergyStorageSystems,
ESS），而博弈论中，一个博弈包括多个必备的要素，其中包括参与者、策略、
收益函数、均衡为必备。
博弈论要素分析
1）参与者
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，朱士嘉，王燕，薛金明，李丹，李孝宇，李涛，薛敏，
申请(专利权)人：李涛，
类型：发明
国别省市：河北;13