一种基于博弈论的分布式能源优化运行方法技术

一种基于博弈论的分布式能源优化运行方法，包括如下步骤：S1、获取各发电机的原始数据和参数；S2、选取若干个发电机为博弈参与者，建立博弈模型；S3、在各决策变量的策略空间中选取均衡点初值；S4、根据均衡点初值，使用粒子群算法在策略空间上搜索各博弈参与者的最优策略；S5、将各博弈参与者的最优策略信息共享至各发电机；S6、判断系统是否找到纳什均衡点，若有，则输出该均衡点，若无，则返回步骤S3。本发明专利技术在考虑碳排放最小的前提下通过非合作博弈的方式解决分布式能源的出力调度问题，求解各模式下电力系统各单位的最优出力，从而获得在相同条件下最大经济收益及最小化付出的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于博弈论的分布式能源优化运行方法
本专利技术属于分布式发电
，具体涉及一种基于博弈论的分布式能源优化运行方法。
技术介绍
随着时代的发展，环境问题在世界范围引起了广泛关注，而分布式能源电力系统是一种全新的能源供应模式，其所消耗的能源都是一些可再生资源，这些能源都属于清洁能源，对环境造成的影响很小。将分布式发电(DistributedGenerators，DG)应用于供电系统，能够为用户供电提供便利，对电网行业的发展能够起到一定的促进作用。而随着分布式能源电力并网的逐渐应用，一些问题逐渐凸显出来：(1)大多数可再生能源会受到诸如天气，灾害等自然条件的限制，导致其对电力系统的出力不稳定，在应用过程中会带来间歇性与波动性问题。(2)分布式能源具有个体多，容量小，过于分散等特点，无法预测电网负荷的规律性，这会带来电力供需平衡问题。(3)分布式能源电力系统还必须考虑诸如发电侧电源出力不稳定，配电侧运行复杂化，用户侧决策主体多样化等电网运行问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：一种基于博弈论的分布式能源优化运行方法，在考虑排放最小的前提下通过合作博弈的方式解决分布式能源的出力调度问题，求解各模式下电力系统各单位的最优出力，从而获得在相同条件下最大经济收益及最小化付出的成本。为了达到以上目的，提供一种基于博弈论的分布式能源优化运行方法，包括如下步骤：S1、获取各发电机的原始数据和参数；S2、选取若干个发电机为博弈参与者，建立博弈模型；S3、在各决策变量的策略空间中选取均衡点初值；S4、根据均衡点初值，使用离子群算法在策略空间上搜索各博弈参与者的最优策略；S5、将各博弈参与者的最优策略信息共享至各发电机；S6、判断系统是否找到纳什均衡点，若有，则输出该均衡点，若无，则返回步骤S3。本专利技术的优选方案是：发电机的原始数据和参数包括发电机发电收益、出售碳排放权收益、发电成本、污染排放成本和负载数据。优选地，步骤S2中，博弈模型为非合作博弈模型，每个发电机的经济调度权重系数αi和环境调度权重系数βi为博弈过程中的策略，每个发电机获取的综合效益为博弈收益；权重系数建立的发电机收益函数：包括如下步骤：S21、建立分布式电机经济目标函数：其中，p为发电机出售一度电的市场价格，γ为发电机购买/出售单位碳排放量的市场价格，αi为发电机i的经济调度权重，βi为发电机i的环境调度权重，Pimax为发电机i的最大发电量，αiPimax是发电机i的实际发电量，βiPimax是发电机i购买/出售的碳排放量，ai,bi,ci分别是第i台发电机的相应成本函数的系数，设定ci＞0；S22、建立分布式电机环境目标函数：f2i＝-CNi其中，CNi为发电机i用于治理排放的超标污染物的费用，h为治理单元污染物的成本，di,ei,fi分别为第i台发电机碳排放函数系数，设定fi＞0；S23、建立分布式电机约束条件：功率平衡约束：即为发电机所发的总功率与总的负荷功率需求量持平；碳交易平衡约束：即为在碳权交易市场上售卖与购买的碳排放量在总量上持平。优选地，步骤S4中为非合作博弈，在此过程中，当每个博弈参与者进行到第j轮优化，会按照之前一轮博弈优化的成果(αi_(j-1),βi_(j-1))，根据分布式智能优化算法获取最优策越组合(αi_j,βi_j)，即：优选地，步骤S6中，当没有任何竞标代理可以通过改变自身策略获取更多效益即为纳什均衡。优选地，步骤S6中，若全体博弈参与者在迭代时连续获取相同最优解，则有：则表示在该策略下，每个博弈参与者必须考虑其他发电机的策略而不能独立改变自身策略，即为找到了纳什均衡点。本专利技术有益效果为：1)引入电力市场中碳交易机制，考虑碳排放权交易，在分布式发电单元的经济收益函数中加入了碳交易收入，既可为碳排放带来成本，也能为碳减排带来收益，实现清洁能源的优化配置。2)通过建立环境调度函数，将发电单元的环境污染成本引入到分布式发电机的总收益中，并采用权重系数法，在考虑经济目标的同时考虑环境因素的影响。再通过建立博弈模型得到综合经济收益与环境污染成本的分布式发电机的最优出力。在获取最大收益的同时，将发电过程中产生的污染降到最低，更加符合保护环境的要求。3)本专利技术将各分布式发电机建立为非合作博弈模型，通过基本粒子群求解Nash均衡点，实现方法简单，便于推广应用。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术的方法流程示意图；图2为本专利技术的实施例用于仿真的IEEE-30节点的系统连接图；图3为本专利技术的实施例中博弈达到Nash均衡点的六台发电机的环境经济调度系数值图；图4为本专利技术的实施例中博弈达到均衡点时的六台发电机的收益图；图5为本专利技术的实施例中发电机3的环境经济调度博弈三维轨迹图；图6为本专利技术的实施例中发电机3的环境经济调度博弈平面轨迹图。具体实施方式实施例一请参阅图1，本实施例提供的一种基于博弈论的分布式能源优化运行方法，包括如下步骤：S1、获取各发电机的原始数据和参数；S2、选取若干个发电机为博弈参与者，建立博弈模型；S3、在各决策变量的策略空间中选取均衡点初值；S4、根据均衡点初值，使用离子群算法在策略空间上搜索各博弈参与者的最优策略；S5、将各博弈参与者的最优策略信息共享至各发电机；S6、判断系统是否找到纳什均衡点，若有，则输出该均衡点，若无，则返回步骤S3。本实施例中以IEEE-30节点标准电力网络为例，如图2所示，6个发电机和24个负荷分布在这个系统里，其中6台发电机分别位于母线1、2、5、8、11、13，24个负荷分别位于母线3、4、6、7、9、10、12、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30。步骤S1中，输入发电机发电成本函数的系数(如表1所示)、发电机排放量函数的系数(如表2所示)，其中，ai,bi,ci分别是第i台发电机的相应成本函数的系数，假设ci＞0；di,ei,fi分别是第i台发电机碳排放函数系数，设定fi＞0。表1表2步骤S2：以博弈论为理论基础的分布式能源优化运行设计模型包含两个调度指标：系统含碳物产生最少的低碳环境调度指标和每个发电机发电总收益最大的经济调度指标。建立模型的过程中，本文不仅考虑到了电力生产过程的经济效益，而且考虑到了电力生产过程中对环境带来影响，因此建立的是一种综合考虑环境性与经济性调度目标的模型。(1)经济目标函数本文的经济目标函数包括3部分：售电收益、碳交易收益、发电机的燃料成本。售电收入：发电机i实际售电收入CSi，i∈N。碳交易收入：发电机i通过买卖碳排放权利获得的收入CLi。燃料成本：发电机i在发电过程中所消耗的化石等能源及其他材料的成本CMi。按照以上分析，综合可得本文中发电机i调度模型的经济调度函数如下：f1i＝CSi+CLi-CMi此处：CSi＝pαiPimaxCLi＝γβiPimax当-1≤βi≤0时，发电机i需要采购所缺少的碳排放权；当0≤βi≤1时，发电机i售卖多余的碳排放权。由于碳交易是一个分段函数，那么发电机i调度模型的经济调度函数可由如下分段函数表示：p为发电机出售一度电的市场价格，γ为发电机购买/出售单位碳排放量的市场价格，αi为发电机i的经济调度权重，βi为发电机i的环境调度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于博弈论的分布式能源优化运行方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取各发电机的原始数据和参数；S2、选取若干个发电机为博弈参与者，建立博弈模型；S3、在各决策变量的策略空间中选取均衡点初值；S4、根据均衡点初值，使用离子群算法在策略空间上搜索各博弈参与者的最优策略；S5、将各博弈参与者的最优策略信息共享至各发电机；S6、判断系统是否找到纳什均衡点，若有，则输出该均衡点，若无，则返回步骤S3。

【技术特征摘要】
1.一种基于博弈论的分布式能源优化运行方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取各发电机的原始数据和参数；S2、选取若干个发电机为博弈参与者，建立博弈模型；S3、在各决策变量的策略空间中选取均衡点初值；S4、根据均衡点初值，使用离子群算法在策略空间上搜索各博弈参与者的最优策略；S5、将各博弈参与者的最优策略信息共享至各发电机；S6、判断系统是否找到纳什均衡点，若有，则输出该均衡点，若无，则返回步骤S3。2.根据权利要求1所述的一种基于博弈论的分布式能源优化运行方法，其特征在于，所述发电机的原始数据和参数包括发电机发电收益、出售碳排放权收益、发电成本、污染排放成本和负载数据。3.根据权利要求1所述的一种基于博弈论的分布式能源优化运行方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述博弈模型为非合作博弈模型，每个发电机的经济调度权重系数αi和环境调度权重系数βi为博弈过程中的策略，每个发电机获取的综合效益为博弈收益；权重系数建立的发电机收益函数：包括如下步骤：S21、建立分布式电机经济目标函数：其中，p为发电机出售一度电的市场价格，γ为发电机购买/出售单位碳排放量的市场价格，αi为发电机i的经济调度权重，βi为发电机i的环境调度权重，Pimax为发电机i的最大发电量，αiPimax是发电机i的实际发电量，βiPimax是发电机i购...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰，付蓉，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32