一种基于Shapley值法的多主体合资下的P2G场站运营模式制造技术

本发明专利技术公开了一种多主体合资以实现装置产能多方共享的P2G场站投资–运营模式。综合考虑浮动成本和固定成本对新模式的日常运营成本进行核算。以合理分摊成本、公平分配利润为目标，用经典Shapley值法能够根据成员参与度和贡献度，按比例分配应得收益，可保证结果公平合理。并分析风电场侧、厂网侧、燃气轮机组侧各主体的利益与合资P2G场站的利益高度。

A Multi-agent Joint Venture Based on Shapley Value Method for P2G Station Operation

The invention discloses a multi-agent joint venture to realize the investment-operation mode of P2G yards and stations with multi-party capacity sharing. Considering the floating cost and fixed cost comprehensively, the daily operating cost of the new model is accounted for. With the objective of reasonable cost sharing and fair profit distribution, the classical Shapley value method can distribute the earnings proportionally according to the participation and contribution of the members, which can ensure the fairness and reasonableness of the results. The benefits of each main body on wind farm side, plant network side and gas turbine side and the profit height of joint venture P2G station are analyzed.

【技术实现步骤摘要】
一种基于Shapley值法的多主体合资下的P2G场站运营模式
本专利技术涉及电转气场站建设规划领域，具体地说，特别涉及到一种基于Shapley值法的多主体合资下的P2G场站运营模式。
技术介绍
近年来随着可再生能源渗透率的持续提高，弃风、弃光问题也日益突出，为谋求新能源最大化消纳，在风电场、光伏电站或电网侧投资兴建大型消纳设备的呼声越来越高。随着能源互联网的提出，P2G设备作为电网和天然气网的耦合元件，可将富余风电转为天然气，并注入天然气网中进行传输消纳，正是提高新能源消纳的一种直接体现。但是由于P2G场站造价高昂，且使用寿命有限，其折旧费用数额巨大，所以多方合资建厂才会使其达到盈利运营，尽管不同主体在不同时段的利润有高低差异，但是得益于分摊高折旧成本，其运行压力将从根本上获得缓解。一般多agent方法，没有一个在各agent之上的主体对各方利益予以协调，在客观上要求市场参与者的经济利益彼此冲突，各自策略的制定与自我优化依据竞争中的非合作博弈过程，可能陷入严重影响全局经济性的“囚徒困境”中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种基于Shapley值法的多主体合资下的P2G场站运营模式，对合资运营P2G场站成本核算、分摊与利润分配方面进行研究，综合考虑浮动成本和固定成本计算日常运营成本。以合理分摊成本、公平分配利润为目标，根据经典Shapley值法，建立新模式下的投资成本分摊与利润分配，以解决现有技术中存在的问题。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种基于Shapley值法的多主体合资下的P2G场站运营模式，包括如下步骤：1)构建多主体合资的运营模式以新能源侧、厂网侧和燃气轮机组侧为母公司，运营P2G场站的经济实体为子公司，构建多主体合资的运营模式；子公司分别核算与母公司之间的关联交易，并支付母公司因投资和运营子公司的商业行为而新增加的日常运营成本；2)日常运营成本核算方式日常运营成本分为浮动成本和固定成本；浮动成本包括使用风电场电力而使风电场减少的收入、使用燃气轮机组电力而使燃气轮机组发电厂减少的收入、向厂网侧购电而使厂网侧增加的成本；固定成本只包括设备的折旧成本；浮动成本补偿的原则为支付任何因子公司的购电行为而新增加的合资方成本或减少的合资方收入，即：Ci(P0，ΔPi)＝[Mi(P0)-Fi(P0)]-[Mi(P0，ΔPi)-Fi(P0，ΔPi)](1)式中：P0为原本的第i个合资方的总发电功率；ΔPi为其因子公司的购电行为而新增加的功率；Mi、Fi为与功率对应的总收入和总成本；在t时刻，P2G场站购电使得风电场减少的销售收入为：在t时刻，P2G场站购电使得燃气轮机发电厂减少的销售收入为：和分别是分别为P2G场站购电前后的风电场上网功率和燃气轮机发电上网功率；为风电上网电价，为燃气发电上网电价；对于厂网侧而言，需计入P2G场站购电使得厂网侧增加的煤耗成本，根据以往经验得式中n为火电机组台数，aj、bj、cj为第j台机组的燃料成本系数；p1为燃料价格；为制氢设备购电前后常规发电机组j在第t时段的功率输出；由于P2G场站向风电场购电的行为也会减少厂网侧接纳风电和燃气发电的开支，因此，厂网侧增加的成本是增加的煤耗成本减去少花费的购置上网风电和燃气发电的费用，表示为：由式(2)、(3)、(5)之和可知，P2G场站方所支出的总费用实质等于所增加的煤耗成本；采用年限平均法，日折旧额CD为：式中Cs为制氢设备原值；CR为残值，取的Cs的30％；Y为预计使用年限，取15年；3)投资成本分摊与利润分配基本模型为：多个主体参与有经济利润的活动中，每个主体都会从中获取利润，但当其联合后，联合的总利润大于多个主体单独进行该经济活动所得利润之和；当主体的个数为n时，令集合N＝{1，2，…，n}，如果对于N中的任一子集S，都对应一个实值函数V(S)满足：则[N，V]为n个主体的合作对策，V为对策的特征函数，其中V(S)是合作S的收益；若记φ＝(φ1(v)，φ2(v)，…，φn(v))为合作的分配向量，其中φi(v)表示合作博弈[N，V]中第i个主体投资股权和利润的应得分配，即Shapley值，具体计算公式为：其中，w(|S|)＝(n-|S|)！(|S|-1)！/n！；|S|表示联合中主体的个数；n为局中主体个数；v(S/i)表示主体i对该联合S的贡献；风电场侧、厂网侧和燃气机组侧单独投资、两两合资以及三者合资运营P2G场站构成合作联合空间S＝({W}，{F}，{G}，{W，F}，{W，G}，{F，G}，{W，F，G})；收益向量可表示为V＝(V{W}，V{F}，V{G}，V{W，F}，V{W，G}，V{F，G}，V{W，F，G})；在具体利益分配时，严格执行合作联盟的分配向量φ＝(φ1(v)，φ2(v)，φ3(v)，φ14(v)，φ5(v)，φ6(v)，φ7(v))；4)整体-各主体关系任何调度策略的执行均是一个双/多方博弈的过程，对于第i个主体，其最终收益S为：S(P0，ΔP)＝Mi(P0)-Fi(P0，ΔP)+Ci(P0，ΔP)+φi(7)将式(1)代入上式有：S(P0，ΔP)＝Mi(P0)-Fi(P0)+φi(8)φi为合作分配的收益；风电场、厂网侧、燃气机组侧各主体的利益与合资P2G场站的利益高度一致，P2G场站利益最大化的同时也符合每一个参与主体的利益最大化原则，该结果是合作博弈中的帕累托最优，为合资各方所接受。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：设计了一种多主体合资以实现装置产能多方共享的P2G场站投资–运营模式。综合考虑浮动成本和固定成本对新模式的日常运营成本进行核算。以合理分摊成本、公平分配利润为目标，用经典Shapley值法能够根据成员参与度和贡献度，按比例分配应得收益，可保证结果公平合理。并分析风电场侧、厂网侧、燃气轮机组侧各主体的利益与合资P2G场站的利益高度。附图说明图1为本专利技术所述的多主体合资的运营模式的示意图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。参见图1，本专利技术所述的一种基于Shapley值法的多主体合资下的P2G场站运营模式，包括如下步骤：1)构建多主体合资的运营模式以新能源侧、厂网侧和燃气轮机组侧为母公司，运营P2G场站的经济实体为子公司，构建多主体合资的运营模式；子公司分别核算与母公司之间的关联交易，并支付母公司因投资和运营子公司的商业行为而新增加的日常运营成本；2)日常运营成本核算方式日常运营成本分为浮动成本和固定成本；浮动成本包括使用风电场电力而使风电场减少的收入、使用燃气轮机组电力而使燃气轮机组发电厂减少的收入、向厂网侧购电而使厂网侧增加的成本；固定成本只包括设备的折旧成本；浮动成本补偿的原则为支付任何因子公司的购电行为而新增加的合资方成本或减少的合资方收入，即：Ci(P0，ΔPi)＝[Mi(P0)-Fi(P0)]-[Mi(P0，ΔPi)-Fi(P0，ΔPi)](1)式中：P0为原本的第i个合资方的总发电功率；ΔPi为其因子公司的购电行为而新增加的功率；Mi、Fi为与功率对应的总收入和总成本；在t时刻，P2G场站购电使得风电场减少的销售收入为：在t时刻，P2G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Shapley值法的多主体合资下的P2G场站运营模式，其特征在于，包括如下步骤：1)构建多主体合资的运营模式以新能源侧、厂网侧和燃气轮机组侧为母公司，运营P2G场站的经济实体为子公司，构建多主体合资的运营模式；子公司分别核算与母公司之间的关联交易，并支付母公司因投资和运营子公司的商业行为而新增加的日常运营成本；2)日常运营成本核算方式日常运营成本分为浮动成本和固定成本；浮动成本包括使用风电场电力而使风电场减少的收入、使用燃气轮机组电力而使燃气轮机组发电厂减少的收入、向厂网侧购电而使厂网侧增加的成本；固定成本只包括设备的折旧成本；浮动成本补偿的原则为支付任何因子公司的购电行为而新增加的合资方成本或减少的合资方收入，即：Ci(P0，ΔPi)＝[Mi(P0)‑Fi(P0)]‑[Mi(P0，ΔPi)‑Fi(P0，ΔPi)]      (1)式中：P0为原本的第i个合资方的总发电功率；ΔPi为其因子公司的购电行为而新增加的功率；Mi、Fi为与功率对应的总收入和总成本；在t时刻，P2G场站购电使得风电场减少的销售收入

【技术特征摘要】
1.一种基于Shapley值法的多主体合资下的P2G场站运营模式，其特征在于，包括如下步骤：1)构建多主体合资的运营模式以新能源侧、厂网侧和燃气轮机组侧为母公司，运营P2G场站的经济实体为子公司，构建多主体合资的运营模式；子公司分别核算与母公司之间的关联交易，并支付母公司因投资和运营子公司的商业行为而新增加的日常运营成本；2)日常运营成本核算方式日常运营成本分为浮动成本和固定成本；浮动成本包括使用风电场电力而使风电场减少的收入、使用燃气轮机组电力而使燃气轮机组发电厂减少的收入、向厂网侧购电而使厂网侧增加的成本；固定成本只包括设备的折旧成本；浮动成本补偿的原则为支付任何因子公司的购电行为而新增加的合资方成本或减少的合资方收入，即：Ci(P0，ΔPi)＝[Mi(P0)-Fi(P0)]-[Mi(P0，ΔPi)-Fi(P0，ΔPi)](1)式中：P0为原本的第i个合资方的总发电功率；ΔPi为其因子公司的购电行为而新增加的功率；Mi、Fi为与功率对应的总收入和总成本；在t时刻，P2G场站购电使得风电场减少的销售收入为：在t时刻，P2G场站购电使得燃气轮机发电厂减少的销售收入为：和分别是分别为P2G场站购电前后的风电场上网功率和燃气轮机发电上网功率；为风电上网电价，为燃气发电上网电价；对于厂网侧而言，需计入P2G场站购电使得厂网侧增加的煤耗成本，根据以往经验得式中n为火电机组台数，aj、bj、cj为第j台机组的燃料成本系数；p1为燃料价格；为制氢设备购电前后常规发电机组j在第t时段的功率输出；由于P2G场站向风电场购电的行为也会减少厂网侧接纳风电和燃气发电的开支，因此，厂网侧增加的成本是增加的煤耗成本减去少花费的购置上网风电和燃气发电的费用，表示为：由式(2)、(3)、(5)之和可知，P2G场站方所支出的总费用实质等于所增加的煤耗成本；采用年限平均法，日折旧额CD为：式中Cs为制氢设备原值；CR为残...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋楠，王鸿，王致杰，王海群，付晓琳，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海,31