一种综合能源系统分布式能量优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种综合能源系统分布式能量优化方法及系统，包括：建立用户侧负荷基础模型、能源路由器基础模型；建立能源路由器中增加储能装置后用户的效益函数模型和能源路由器的效益函数模型；确定能源路由器的最优收益模型；构建主从博弈框架；制定能源路由器的博弈策略，将能源路由器的博弈策略下发给用户；制定用户的博弈策略，将用户的博弈策略反馈给所述能源路由器；计算能源路由器自身效益；判断能源路由器和用户是否均达到最大效益，直到达到博弈均衡。本发明专利技术中的该方法实现对能源的优化调度，提高能源利用率。

A Distributed Energy Optimization Method and System for Integrated Energy System

The invention discloses a distributed energy optimization method and system for integrated energy system, which includes: establishing user-side load basic model and energy router basic model; establishing user benefit function model and energy router benefit function model after adding energy storage device in energy router; determining optimal benefit model of energy router; constructing master-slave game framework; The game strategy of source router is to send the game strategy of energy router to users; formulate the game strategy of users, and feedback the game strategy of users to the energy router; calculate the self-benefit of energy router; judge whether the energy router and users achieve the maximum benefit until the game equilibrium is reached. The method in the invention realizes the optimal dispatch of energy resources and improves the energy utilization rate.

【技术实现步骤摘要】
一种综合能源系统分布式能量优化方法及系统
本专利技术涉及能源优化领域，特别是涉及一种综合能源系统分布式能量优化方法及系统。
技术介绍
传统的化石能源燃烧时会产生有害气体，易对环境造成破坏；另外，其储量有限，且不可再生，因此能源危机亟待解决。通过建立综合能源系统，改变原有各能源的供用模式，对不同供能系统进行协调、配合和优化，实现能源高效利用。通过研究综合能源系统中能源路由器和用户的市场交易行为，建立并优化能量管理模型，能一定程度增加运营收益，减少能源浪费，同时，若将储能装置加入该系统，将有效实现能源的高效利用。因此本专利技术提出一种考虑储能的综合能源系统分布式能量优化方法，通过建立综合能源系统中能源路由器与用户的基本模型，并在此基础上加入储能装置，以得到完善的效益函数模型，再构建非合作斯塔克伯格主从博弈模型对于二者进行分布式优化能源管理求解，得到含储能装置的综合能源系统最优的能源管理方案，能够有效提高能源的利用效率，实现社会能源的持续供应，提高能源供用系统的灵活性、安全性、经济性和自愈能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种综合能源系统分布式能量优化方法及系统，实现对能源的优化调度，提高能源利用率。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种综合能源系统分布式能量优化方法，所述方法包括：建立用户侧负荷基础模型；建立能源路由器基础模型；根据所述用户侧负荷基础模型和所述能源路由器基础模型建立能源路由器中增加储能装置后用户的效益函数模型和能源路由器的效益函数模型；根据增加储能装置后用户的效益函数模型和能源路由器的效益函数模型确定能源路由器的最优收益模型；构建以能源路由器作为主导者，用户作为跟从者的主从博弈框架；制定能源路由器的博弈策略，所述能源路由器的博弈策略为所述能源路由器对用户销售和回购电能的价格；将所述能源路由器的博弈策略下发给用户；根据所述能源路由器的博弈策略和用户的效益函数模型制定用户的博弈策略，所述用户的博弈策略为用户从所述能源路由器处购买的电量；将所述用户的博弈策略反馈给所述能源路由器；能源路由器根据用户反馈的策略并结合所述能源路由器的效益函数模型和最优收益模型计算自身效益；判断能源路由器和用户是否均达到最大效益，若均达到最大效益，则博弈达到均衡，所述博弈停止，当前能源路由器的博弈策略和用户的博弈策略为最优策略；若能源路由器和用户均没有达到最大效益，重新制定能源路由器的博弈策略，直到达到博弈均衡。可选的，建立用户侧负荷基础模型具体包括建立电负荷模型、热负荷模型、光伏出力模型以及净负荷模型；所述电负荷模型包括固定负荷模型和可平移负荷模型；所述固定电负荷模型包括：其中，T表示将一天平均划分为T段，n为用户总数量；所述可平移电负荷模型包括：其中，T表示将一天平均划分为T段，n为用户总数量；所述电负荷基础模型包括：ti,t＝fi,t+Si,t所述热负荷模型包括：其中，T表示将一天平均划分为T段，n为用户总数量；所述光伏出力模型包括：其中T表示将一天平均划分为T段，n为用户总数量；所述净负荷模型包括：其中，NLi,T＝ti,t-pvi,t，ti,t表示电负荷模型，pvi,t表示光伏出力模型，T表示将一天平均划分为T段，n为用户总数量。可选的，所述建立能源路由器基础模型具体包括：其中，ηT为能源路由器中变压器的电能转换率，为微燃机的电能转换率，为微燃机的热能转换率，ηF为气炉的热能转化率，αt为天然气的分配系数。可选的，所述根据所述用户侧负荷基础模型和所述能源路由器基础模型建立能源路由器中增加储能装置后能源路由器的效益函数模型具体包括：其中，Toi,t为t时刻能源路由器实际需要从供电公司购买的电能，pgs为电网的售电价格，pgas为天然气价格，L为天然气低热值，γ为售热价格，为对于用户光伏出力回购价格，为能源路由器对用户的售电价格，表示t时刻输入能源路由器的天然气量，NLi,t表示用户i在t时刻的净负荷；所述根据所述用户侧负荷基础模型和所述能源路由器基础模型建立能源路由器中增加储能装置后用户的效益函数模型具体包括：其中，ki为偏好系数，β为光伏补贴价格，pgs为电网的售电价格，pgas为天然气价格，γ为售热价格，phb,t为对于用户光伏出力回购价格，phs,t为能源路由器对用户的售电价格，NLi,t表示用户i在t时刻的净负荷，hi,t为用户i在t时刻的热负荷；pvi,t为i在t时刻的光伏出力，ti,t为用户i在t时刻的电负荷。可选的，所述根据增加储能装置后用户的效益函数模型和能源路由器的效益函数模型确定能源路由器的最优收益模型具体包括：其中，pgs为电网的售电价格，pgas为天然气价格，γ为售热价格，phb,t为对于用户光伏出力回购价格，phs,t为能源路由器对用户的售电价格，hi,t为用户i在t时刻的热负荷；pvi,t为i在t时刻的光伏出力，ti,t为用户i在t时刻的电负荷，Est,t表示系统剩余能量，x表示第一比例系数，NLi,t表示用户i在t时刻的净负荷，m表示第二比例系数本专利技术还另外提供一种综合能源系统分布式能量优化系统，所述系统应用于上述方法，系统包括：用户侧负荷基础模型建立模块，用于建立用户侧负荷基础模型；能源路由器基础模型建立模块，用于建立能源路由器基础模型；效益函数模型建立模块，用于根据所述用户侧负荷基础模型和所述能源路由器基础模型建立能源路由器中增加储能装置后用户的效益函数模型和能源路由器的效益函数模型；最优收益模型建立模块，用于根据增加储能装置后用户的效益函数模型和能源路由器的效益函数模型确定能源路由器的最优收益模型；主从博弈框架建立模块，用于构建以能源路由器作为主导者，用户作为跟从者的主从博弈框架；能源路由器博弈策略制定模块，用于制定能源路由器的博弈策略，所述能源路由器的博弈策略为所述能源路由器对用户销售和回购电能的价格；下发模块，用于将所述能源路由器的博弈策略下发给用户；用户博弈策略制定模块，用于根据所述能源路由器的博弈策略和用户的效益函数模型制定用户的博弈策略，所述用户的博弈策略为用户从所述能源路由器处购买的电量；反馈模块，用于将所述用户的博弈策略反馈给所述能源路由器；自身效益计算模块，用于能源路由器根据用户反馈的策略并结合所述能源路由器的效益函数模型和最优收益模型计算自身效益；判断模块，用于判断能源路由器和用户是否均达到最大效益，若均达到最大效益，则博弈达到均衡，所述博弈停止；循环模块，用于当能源路由器和用户均没有达到最大效益，重新制定能源路由器的博弈策略，直到达到博弈均衡。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术通过建立综合能源系统中含储能装置的能源路由器和用户的基本模型和效益函数模型，并将其应用到分布式能源优化管理中，实现对于能源的优化调度，能够提高能源利用率，保证能源的持续供应，同时提高供用能系统的经济性、灵活性；通过构建非合作斯塔克伯格主从博弈框架解决综合能源系统中能源路由器与用户之间的互动优化过程，二者不断进行信息传递以进行动态博弈，提高了优化结果的准确性、可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合能源系统分布式能量优化方法，其特征在于，所述方法包括：建立用户侧负荷基础模型；建立能源路由器基础模型；根据所述用户侧负荷基础模型和所述能源路由器基础模型建立能源路由器中增加储能装置后用户的效益函数模型和能源路由器的效益函数模型；根据增加储能装置后用户的效益函数模型和能源路由器的效益函数模型确定能源路由器的最优收益模型；构建以能源路由器作为主导者，用户作为跟从者的主从博弈框架；制定能源路由器的博弈策略，所述能源路由器的博弈策略为所述能源路由器对用户销售和回购电能的价格；将所述能源路由器的博弈策略下发给用户；根据所述路由器的博弈策略和用户的效益函数模型制定用户的博弈策略，所述用户的博弈策略为用户从所述能源路由器处购买的电量；将所述用户的博弈策略反馈给所述能源路由器；能源路由器根据用户反馈的策略并结合所述能源路由器的效益函数模型和最优收益模型计算自身效益；判断能源路由器和用户是否均达到最大效益，若均达到最大效益，则博弈达到均衡，所述博弈停止，当前能源路由器的博弈策略和用户的博弈策略为最优策略；若能源路由器和用户均没有达到最大效益，重新制定能源路由器的博弈策略，直到达到博弈均衡。

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统分布式能量优化方法，其特征在于，所述方法包括：建立用户侧负荷基础模型；建立能源路由器基础模型；根据所述用户侧负荷基础模型和所述能源路由器基础模型建立能源路由器中增加储能装置后用户的效益函数模型和能源路由器的效益函数模型；根据增加储能装置后用户的效益函数模型和能源路由器的效益函数模型确定能源路由器的最优收益模型；构建以能源路由器作为主导者，用户作为跟从者的主从博弈框架；制定能源路由器的博弈策略，所述能源路由器的博弈策略为所述能源路由器对用户销售和回购电能的价格；将所述能源路由器的博弈策略下发给用户；根据所述路由器的博弈策略和用户的效益函数模型制定用户的博弈策略，所述用户的博弈策略为用户从所述能源路由器处购买的电量；将所述用户的博弈策略反馈给所述能源路由器；能源路由器根据用户反馈的策略并结合所述能源路由器的效益函数模型和最优收益模型计算自身效益；判断能源路由器和用户是否均达到最大效益，若均达到最大效益，则博弈达到均衡，所述博弈停止，当前能源路由器的博弈策略和用户的博弈策略为最优策略；若能源路由器和用户均没有达到最大效益，重新制定能源路由器的博弈策略，直到达到博弈均衡。2.根据权利要求1所述的一种综合能源系统分布式能量优化方法，其特征在于，建立用户侧负荷基础模型具体包括建立电负荷模型、热负荷模型、光伏出力模型以及净负荷模型；所述电负荷模型包括固定负荷模型和可平移负荷模型；所述固定电负荷模型包括：其中，T表示将一天平均划分为T段，n为用户总数量；所述可平移电负荷模型包括：其中，T表示将一天平均划分为T段，n为用户总数量；所述电负荷基础模型包括：ti,t＝fi,t+Si,t所述热负荷模型包括：其中，T表示将一天平均划分为T段，n为用户总数量；所述光伏出力模型包括：其中T表示将一天平均划分为T段，n为用户总数量；所述净负荷模型包括：其中，NLi,T＝ti,t-pvi,t，ti,t表示电负荷模型，pvi,t表示光伏出力模型，T表示将一天平均划分为T段，n为用户总数量。3.根据权利要求1所述的一种综合能源系统分布式能量优化方法，其特征在于，所述建立能源路由器基础模型具体包括：其中，ηT为能源路由器中变压器的电能转换率，为微燃机的电能转换率，为微燃机的热能转换率，ηF为气炉的热能转化率，αt为天然气的分配系数。4.根据权利要求1所述的一种综合能源系统分布式能量优化方法，其特征在于，所述根据所述用户侧负荷基础模型和所述能源路由器基础模型建立能源路由器中增加储能装置后能源路由器的效益函数模型具体包括：其中，Toi,t为t时刻能源路由器实际需要从供电公司购买的电能，pgs为电网的售电价格，pgas为天然气价格，L为天然气低热值，γ为售热价格，为对于用户光伏出力回购价格，为能源路由器对...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘念，周琳洁，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11