一种多主体博弈的增量配电网源网荷协同规划方法技术

本发明专利技术涉及一种多主体博弈的增量配电网源网荷协同规划方法，其步骤：分别建立多个投资主体的规划决策模型；根据三个投资主体的传递关系分析DG投资运营商和配网公司之间的静态博弈行为，博弈达到均衡状态，以此为基础建立静态博弈模型；采用鲁棒优化处理DG出力的不确定性，并引入虚拟博弈者“大自然”，根据其与配网公司之间的动态博弈行为，博弈达到均衡状态，以此为基础建立动态博弈模型；考虑DG投资运营商、配网公司、电力用户以及“大自然”多主体博弈，形成面向增量配电网规划的动‑静态联合博弈格局，以此为基础建立动‑静态联合博弈模型；采用迭代搜索法求解纳什均衡点，对基于博弈理论的规划决策模型进行求解，得到最终规划方案。

【技术实现步骤摘要】
一种多主体博弈的增量配电网源网荷协同规划方法
本专利技术涉及一种电力系统规划研究领域，特别是关于一种考虑不确定性和多主体博弈的增量配电网源网荷协同规划方法。
技术介绍
随着增量配电业务改革试点工作的稳步推进，增量配电业务开始对社会资本开放。一方面，分布式电源投资商、参与需求侧响应的电力用户开始作为独立主体参与配电网的投资与运营，使得投资主体多元化成为我国增量配电网最显著的特征之一；另一方面，分布式电源大规模接入给增量配电网注入了更多的不确定性因素。在此背景下，研究考虑多主体利益和不确定性的增量配电网规划方法具有重要的理论和实际意义。事实上，在增量配电网中，不同主体在规划时往往是以自身利益为出发点，较少考虑整个市场中的整体利益，即都是个体理性的。这些彼此独立的投资主体在决策过程中会通过不断分析其他主体的规划策略，来调整自身的策略，从而实现自身利益的最大化。可见，上述以个体理性为基础的规划模型，存在以下问题：1)由于忽略了独立投资主体之间的博弈关系，这种规划方法无法体现实际增量配电网市场的运行机制，因而规划决策的精确性和有效性不高；2)上述规划方法仅仅从总体最优的角度进行决策，无法兼顾市场中每一个投资主体的利益诉求，在追求总体收益最高的同时有可能损害个体投资者的利益，从而降低市场活力，制约增量配电网的发展。因此，在研究独立主体间博弈机理的基础上，构建基于个体理性的增量配电网规划模型，以寻求多主体参与的规划决策纳什均衡点，是一个更为符合市场机制的有效思路。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种多主体博弈的增量配电网源网荷协同规划方法，其通过引入虚拟博弈者“大自然”，实现了博弈理论和鲁棒优化的深度融合。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种多主体博弈的增量配电网源网荷协同规划方法，其特征在于，包括以下步骤：1)分别建立多个投资主体的规划决策模型，投资主体包括DG投资运营商、配网公司和参与DSR的电力用户；2)根据三个投资主体的传递关系分析DG投资运营商和配网公司之间的静态博弈行为，在博弈过程中当DG投资运营商和配网公司任意一方改变策略都无法获得更多的收益时，博弈达到均衡状态，以此为基础建立静态博弈模型；3)采用鲁棒优化处理DG出力的不确定性，并引入虚拟博弈者“大自然”，根据其与配网公司之间的动态博弈行为，在博弈过程中当“大自然”和配网公司任意一方改变策略都无法获得更优的支付时，博弈达到均衡状态，以此为基础建立动态博弈模型；4)考虑DG投资运营商、配网公司、电力用户以及“大自然”多主体博弈，形成面向增量配电网规划的动-静态联合博弈格局：配网公司和DG投资运营商之间构成静态博弈，同时和“大自然”之间构成动态博弈，以此为基础建立动-静态联合博弈模型；5)采用迭代搜索法求解纳什均衡点，对基于动-静态联合博弈模型的规划决策模型进行求解，得到最终规划方案。进一步，所述步骤1)中，DG投资运营商的规划决策模型负责对分布式电源进行规划，目标为自身收益最大化，决策变量为分布式电源的位置和容量；目标函数为：式中，为DG售电收益，为DG投资成本，为DG运维成本，为政府对于可再生能源的发电补贴；约束条件包括DG待选节点接入数目限制、DG渗透率约束以及DG出力约束：①DG待选节点接入数目限制：Ni.min≤Ni≤Ni.max式中，Ni.min为在待选节点i接入DG数目的下限值，Ni.max为在待选节点i接入DG数目的上限值；Ni为待选节点i接入DG的台数；②DG渗透率约束：式中，xi为0-1变量，xi＝0表示第i个待选节点不接入DG，xi＝1表示第i个待选节点接入DG；为单台DG的额定功率；δ为DG并网后的渗透率，Pload为节点总负荷；③DG出力约束：式中，为DG在t时刻的总有功出力；为DG出力的下限值，为DG出力的上限值。进一步，所述步骤1)中，配网公司的规划决策模型对电网进行规划，目标为自身收益最大化，决策变量为线路新建方案；目标函数为：式中，为配网公司售电收益，为新建线路投资成本，为网损成本，为故障成本，为主网购电成本，为向DG投资运营商购电成本；约束条件包括新建线路投资约束、支路潮流约束以及安全约束：①新建线路投资约束式中，Ωk为新增负荷节点集合；yj,k为是k节点第j条新建线路；②支路潮流约束式中，Pi.t为t时刻节点i的有功功率，Qi.t为t时刻节点i的无功功率；Ui.t为t时刻节点i的电压幅值，Uj.t为t时刻节点j的电压幅值；Gij为支路ij的电导，Bij为支路ij的电纳；θij为节点i与节点j电压间的相角差；③安全约束式中，Ui.min为节点i电压幅值的下限值，Ui.max为节点i电压幅值的上限值；Pij.t为支路ij的传输功率，Pij.max为支路ij的传输功率的上限值。进一步，所述步骤1)中，电力用户的规划决策模型的目标函数为：式中，为t时刻可中断负荷的中断功率；为t时刻负荷转移出的功率；为t时刻负荷转移进的功率；为参与需求侧响应后减少的电费支出；为可中断负荷补偿费用；约束条件包括转移负荷功率约束以及可中断负荷功率约束：①转移负荷功率约束式中，λmin为t时刻负荷转移出功率系数的下限值，λmax为t时刻负荷转移出功率系数的上限值；μmin为t时刻负荷转移进功率系数的下限值，μmax为t时刻负荷转移进功率系数的上限值；②可中断负荷功率约束式中，为负荷可中断功率的下限值，为负荷可中断功率的上限值。进一步，所述步骤2)中，静态博弈行为过程为：在一个博弈回合中，电力用户在接收分时电价信息和可中断负荷激励信息后确定转移负荷和可中断负荷的功率，并以等效负荷的形式反馈给配网公司；配网公司根据上一轮DG投资运营商对DG选址定容的决策及电力用户反馈的负荷信息，通过调整线路的新建方案使得配网总效益最大，同时DG投资运营商根据上一轮配网公司对新建线路的决策，通过调整DG的选址和定容方案使得DG的投资运营效益最大；在更新网络拓扑和DG的选址定容后，进入下一个博弈回合。进一步，所述步骤3)中，动态博弈过程为：首先“大自然”将针对当前电网拓扑结构在不确定区间内不断调整分布式电源出力，增大配电网的失电水平和网络损耗，最小化配网总效益；其后，配网公司将以“大自然”所造成的最恶劣规划场景为基础，通过优化网络拓扑，最大化配网总效益，然后更新网络拓扑，进入下一个博弈回合。进一步，所述步骤4)中，博弈流程为：配网公司接收电力用户反馈的等效负荷，根据上一轮博弈中决策出的DG的接入位置和容量，在考虑DG出力的不确定性后，制定线路的新建方案；同时DG投资运营商根据上一轮博弈中决策出的鲁棒优化后的网络拓扑结构进行DG的选址定容；在更新网络拓扑和DG的选址定容方案后，进入下一个博弈回合。进一步，所述动-静态联合博弈模型为：均衡状态下策略组合即为最优规划方案，该方案既考虑了各方利益的最大化，同时又具有较好的鲁棒性。进一步，所述三个投资主体的传递关系为：引入“大自然”作为对应的虚拟主体，DG投资运营商在当前网架结构下进行DG的选址定容，并将DG的位置和容量传递给配网公司和“大自然”；电力用户从配网公司接收分时电价信息和可中断负荷激励信息后制定主动响应措施，即确定转移负荷和可中断负荷的功率，并以等效负荷的形式反馈给配网公司；“大自然”在获知本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多主体博弈的增量配电网源网荷协同规划方法，其特征在于，包括以下步骤：1)分别建立多个投资主体的规划决策模型，投资主体包括DG投资运营商、配网公司和参与DSR的电力用户；2)根据三个投资主体的传递关系分析DG投资运营商和配网公司之间的静态博弈行为，在博弈过程中当DG投资运营商和配网公司任意一方改变策略都无法获得更多的收益时，博弈达到均衡状态，以此为基础建立静态博弈模型；3)采用鲁棒优化处理DG出力的不确定性，并引入虚拟博弈者“大自然”，根据其与配网公司之间的动态博弈行为，在博弈过程中当“大自然”和配网公司任意一方改变策略都无法获得更优的支付时，博弈达到均衡状态，以此为基础建立动态博弈模型；4)考虑DG投资运营商、配网公司、电力用户以及“大自然”多主体博弈，形成面向增量配电网规划的动‑静态联合博弈格局：配网公司和DG投资运营商之间构成静态博弈，同时和“大自然”之间构成动态博弈，以此为基础建立动‑静态联合博弈模型；5)采用迭代搜索法求解纳什均衡点，对基于动‑静态联合博弈模型的规划决策模型进行求解，得到最终规划方案。

【技术特征摘要】
1.一种多主体博弈的增量配电网源网荷协同规划方法，其特征在于，包括以下步骤：1)分别建立多个投资主体的规划决策模型，投资主体包括DG投资运营商、配网公司和参与DSR的电力用户；2)根据三个投资主体的传递关系分析DG投资运营商和配网公司之间的静态博弈行为，在博弈过程中当DG投资运营商和配网公司任意一方改变策略都无法获得更多的收益时，博弈达到均衡状态，以此为基础建立静态博弈模型；3)采用鲁棒优化处理DG出力的不确定性，并引入虚拟博弈者“大自然”，根据其与配网公司之间的动态博弈行为，在博弈过程中当“大自然”和配网公司任意一方改变策略都无法获得更优的支付时，博弈达到均衡状态，以此为基础建立动态博弈模型；4)考虑DG投资运营商、配网公司、电力用户以及“大自然”多主体博弈，形成面向增量配电网规划的动-静态联合博弈格局：配网公司和DG投资运营商之间构成静态博弈，同时和“大自然”之间构成动态博弈，以此为基础建立动-静态联合博弈模型；5)采用迭代搜索法求解纳什均衡点，对基于动-静态联合博弈模型的规划决策模型进行求解，得到最终规划方案。2.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤1)中，DG投资运营商的规划决策模型负责对分布式电源进行规划，目标为自身收益最大化，决策变量为分布式电源的位置和容量；目标函数为：式中，为DG售电收益，为DG投资成本，为DG运维成本，为政府对于可再生能源的发电补贴；约束条件包括DG待选节点接入数目限制、DG渗透率约束以及DG出力约束：①DG待选节点接入数目限制：Ni.min≤Ni≤Ni.max式中，Ni.min为在待选节点i接入DG数目的下限值，Ni.max为在待选节点i接入DG数目的上限值；Ni为待选节点i接入DG的台数；②DG渗透率约束：式中，xi为0-1变量，xi＝0表示第i个待选节点不接入DG，xi＝1表示第i个待选节点接入DG；为单台DG的额定功率；δ为DG并网后的渗透率，Pload为节点总负荷；③DG出力约束：式中，PtDG为DG在t时刻的总有功出力；为DG出力的下限值，为DG出力的上限值。3.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤1)中，配网公司的规划决策模型对电网进行规划，目标为自身收益最大化，决策变量为线路新建方案；目标函数为：式中，为配网公司售电收益，为新建线路投资成本，为网损成本，为故障成本，为主网购电成本，为向DG投资运营商购电成本；约束条件包括新建线路投资约束、支路潮流约束以及安全约束：①新建线路投资约束式中，Ωk为新增负荷节点集合；yj,k为是k节点第j条新建线路；②支路潮流约束式中，Pi.t为t时刻节点i的有功功率，Qi.t为t时刻节点i的无功功率；Ui.t为t时刻节点i的电压幅值，Uj.t为t时刻节点j的电压幅值；Gij为支路ij的电导，Bij为支路ij的电纳；θij为节点i与节点j电压间的相角差；③安全约束式中，Ui.min为节点i电压幅值的下限值，Ui.max为节点i电压幅值的上限值；Pij.t为支路ij的传输功率，Pij.max为支路ij的传输功率的上限值。4.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤1)中，电力用户的规划决策模型的目标函数为：式中，Ptit为t时刻可中断负荷的中断功率；Ptout为t时刻负荷转移出的功率；Ptin为t时刻负荷转移进的功率；为参与需求侧响应后减少的电费支出；为可中断负荷补偿费用；约束条件包括转移负荷功率约束以及可中断负荷功率约束：①转移负荷功率约束式中，λmin为t时刻负荷转移出功率系数的下限值，λmax为t时刻负荷转移出功率系数的上限值；μmin为t时...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋旋坤，辛培哲，李珊，邹国辉，李军，崔立飞，王涛，杨楠，刘钊，董邦天，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11