一种基于改进Shapley值的负荷聚集商利润的分摊方法技术

本发明专利技术公开了一种合理有效的基于改进Shapley值的负荷聚集商利润的分摊方法，首先，由可中断负荷、风电以及储能设备组成的负荷聚集商作为调度主体，系统调度根据当日负荷以及负荷聚集商递交的削减负荷曲线计算出各个时段各负荷聚集商所需要削减的负荷功率；之后，以系统综合收益最高为目标函数，构建负荷聚集商报价模型；最后，构建基于改进Shapley值的双层优化模型，以负荷聚集商报价模型为底层优化，上层优化以成员利润分配最均衡为目标函数。本发明专利技术以成员的相对收益均等作为优化目标，通过相对收益均衡，保证系统各个成员获得相同比例的超额收益解决了现有技术所存在的不能综合考虑市场参与者的主观满意度以及各个参与者的市场贡献的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进Shapley值的负荷聚集商利润的分摊方法
本专利技术属于电力系统
，尤其是涉及一种基于改进Shapley值的负荷聚集商利润的分摊方法。
技术介绍
目前我国正在积极推进电网改革，网售分开、输配分离，打破目前单一购电方格局成为电力改革的主要方向之一。新电改的文件中明确，用户可以结合自身负荷特性，自愿选择与电力行业主体签订复合协议或合同，参与电力市场交易。需求侧资源包括主动负荷、储能设备和分布式电源等。负荷聚集商可以通过不同的方式和策略参与电力市场的运营，让多种类型的需求侧资源，有效地参与到电力市场的运行中。但是负荷聚集商通过需求响应，获得超额收益之后，如何合理有效地在联盟内成员之间分配利润，就变成了比较困难的问题。以储能装置为例，储能在电力系统中的作用以及相应的利润分配方法，一直是学术研究和实际运行中的难点。储能装置如果参与负荷聚集商，那么其作用类似于电力系统中的“削峰填谷”的调峰装置，通过分时的充放电策略，保证系统获得最大效益。但是其“用户-电源”的双重特性，使得系统很难对其进行合理的利润分配。随着负荷聚集商成员的复杂化，及以电池为代表的“调峰装置”的引入，传统的以发电量考核的利润分摊方式已经不再适用，传统的利润分摊方法没有综合考虑市场参与者的主观满意度以及各个参与者的市场贡献，并且不具有很强的鲁棒性，在实际运行中会面临无法达到收益均衡等问题。因此，我国电力市场亟需一套合理有效的负荷聚集商利润分摊方法。公开号为CN107730319A的专利技术申请公开了一种关联式营销利润分配方法，包括如下步骤：将在平台上注册经营的商户进行行业归类、客流量归类以及LBS归类，并对周边可合作商户按照由近到远的方式进行推送呈现；主商户对推送的可合作商户随机或定向选择成为被关联商户，当被关联商户同意后，双方达成合作；平台上的监控机制对主商户以及被关联商户之间的合作期限、营销手段以及资金流进行全面监控；分润结算模块根据监控机制提供的相关资金流信息以及分润佣金统计方法向相关方发放分润佣金并记录储存分润信息。该专利技术给了商户与商户之间的一种合作渠道，当客户在主商户中进行消费时，会看到被关联商户的优惠信息，从而很好的为被关联商户做广告，也增大了被关联商户成交的几率。然而，该专利技术不适用于电力系统中符合聚集商利润的分配。公开号为CN108604353A公开了一种当商品销售活动成功时通过将部分销售利润分配给购买方，从而能够促进商品销售的销售利润分配系统及方法。销售利润分配系统具有：商品结算部，通过所述购买方的终端来实现所述商品的结算；以及利润分配部，根据所述分配用利润计算出分配给所述购买方的个别分配用利润。销售利润分配方法包括：步骤a，商品支付部通过所述购买者的终端来实现所述商品的结算；以及步骤b，利润分配部根据所述分配用利润计算出分配给所述购买方的个别分配用利润的步骤。同样地，该专利技术也不适用于电力系统中符合聚集商利润的分配。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于改进Shapley值的负荷聚集商利润的分摊方法，以成员的相对收益均等作为优化目标，在传统Shapley值方法已经考虑了成员对系统所做的贡献之后，通过相对收益均衡，保证系统各个成员获得相同比例的超额收益，以保证成员结构的稳定与系统的可持续发展，解决了现有技术所存在的不能综合考虑市场参与者的主观满意度以及各个参与者的市场贡献的问题。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于改进Shapley值的负荷聚集商利润的分摊方法，包括以下步骤：步骤1：由可中断负荷、风电以及储能设备组成的负荷聚集商作为调度主体，系统调度根据当日负荷以及负荷聚集商递交的削减负荷曲线计算出各个时段各负荷聚集商所需要削减的负荷功率；步骤2：以系统综合收益最高为目标函数，构建负荷聚集商报价模型并设置约束；步骤3：构建基于改进Shapley值的双层优化模型，以负荷聚集商报价模型为底层优化模型，上层优化模型以成员利润分配最均衡为目标函数。进一步地，在步骤2中，所述负荷聚集商报价模型综合考虑了弃风的惩罚费用、储能装置充放电下所获得收益以及可中断负荷通过削减负荷获得补偿，目标函数为maxE＝-Et-Epun+Ecurt+EWind+Ebat；其中，Et为负荷聚集商从主网购电的成本，若负荷聚集商向主网售电则Et为负，购电成本函数表达式为式中ρE,t表示对应时刻的单位电价，Pt表示t时刻的购电功率；Epun为弃风的成本，函数表达式为式中ρpun表示弃风的惩罚单价，NWind表示分散式风电的数量，表示t时刻风机n的预测出力，表示t时刻风机n的实际出力；Ecurt为对可中断负荷用户削减负荷的补偿，函数表达式为式中N为系统负荷数量，ρretail,t是负荷聚集商内部售电电价，相当于负荷聚集商内部优惠电价，以鼓励用户参与负荷聚集商的聚合体之中，Pcurt,i,t表示t时刻负荷i削减电量；EWind为风电收益，函数表达式为式中PWind,t表示对应时刻的风电功率，ρretail,t是负荷聚集商内部售电电价；Ebat为储能装置收益，函数表达式为式中Pbat,s,t表示电池s充放电的电量，放电为正，充电为负，ρretail,t是负荷聚集商内部售电电价，Ns表示储能装置数量。进一步地，在步骤2中，所述负荷聚集商报价模型的约束包括功率平衡约束，风电场出力约束，可中断负荷分时段削减量约束，可中断负荷最小调用时长约束以及储能装置充放电约束；其中，功率平衡约束为式中Pt表示t时刻的购电功率，PWind,i,t表示t时刻风机i的实际出力，N为系统负荷数量，Pcurt,i,t表示t时刻负荷i削减电量，Pbat,t表示t时刻电池充放电的电量，PLOAD,i,t表示t时刻负荷i的用电量；风电场出力约束为式中PWind,i表示第i个分散式风电场的装机容量，θt表示分散式风电出力在t时刻的等效利用率,NWind表示分散式风电的数量；可中断负荷分时段削减量约束为Pcurt,i,t≤αtPLOAD,i,t，式中αt表示t时刻削减系数，PLOAD,i,t表示t时刻负荷i的用电量，该限制目的为满足用户的基本用电需求，并防止恶意的市场竞争；可中断负荷最小调用时长约束为和式中Mon,i和Moff,i分别表示可削减负荷i的最短运行时间和最短不调用时间，和则分别表示可削减负荷i已经被调用的时间和未被调用的时间，均为累计变量，该约束理由为频繁给可中断用户下达不同的削减负荷指令会减少用户的用电满意度，也不利于市场的持续发展；储能装置充放电约束为：式中，表示t时刻电池s充放电的电量，放电为正，充电为负。表示t时刻电池s的放电功率，表示t时刻电池s的充电功率，表示电池最大充放电功率，表示t时刻电池s的电量水平，effbat,c和effbat,dc分别表示电池的充放电效率，SoCmin表示电池最小存储电量，SoCmax表示电池最大存储电量。进一步地，在步骤3中，所述基于改进Shapley值的双层优化模型中的上层优化模型采用了合作博弈的收益分配方式，具体步骤如下：步骤S1.在合作博弈中，n个联盟参与者集合用N表示，N＝{1,2,...,n}的任意子集S称为一个联盟；步骤S2.给定一个n人博弈，S是一个联盟，v(S)是指S和的两人博弈中S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进Shapley值的负荷聚集商利润的分摊方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：由可中断负荷、风电以及储能设备组成的负荷聚集商作为调度主体，系统调度根据当日负荷以及负荷聚集商递交的削减负荷曲线计算出各个时段各负荷聚集商所需要削减的负荷功率；步骤2：以系统综合收益最高为目标函数，构建负荷聚集商报价模型并设置约束；步骤3：构建基于改进Shapley值的双层优化模型，以负荷聚集商报价模型为底层优化模型，上层优化模型以成员利润分配最均衡为目标函数。

【技术特征摘要】
1.一种基于改进Shapley值的负荷聚集商利润的分摊方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：由可中断负荷、风电以及储能设备组成的负荷聚集商作为调度主体，系统调度根据当日负荷以及负荷聚集商递交的削减负荷曲线计算出各个时段各负荷聚集商所需要削减的负荷功率；步骤2：以系统综合收益最高为目标函数，构建负荷聚集商报价模型并设置约束；步骤3：构建基于改进Shapley值的双层优化模型，以负荷聚集商报价模型为底层优化模型，上层优化模型以成员利润分配最均衡为目标函数。2.根据权利要求1所述的基于改进Shapley值的负荷聚集商利润的分摊方法，其特征在于：在步骤2中，所述负荷聚集商报价模型综合考虑了弃风的惩罚费用、储能装置充放电下所获得收益以及可中断负荷通过削减负荷获得补偿，目标函数为maxE＝-Et-Epun+Ecurt+EWind+Ebat；其中，Et为负荷聚集商从主网购电的成本，若负荷聚集商向主网售电则Et为负，购电成本函数表达式为式中ρE,t表示对应时刻的单位电价，Pt表示t时刻的购电功率；Epun为弃风的成本，函数表达式为式中ρpun表示弃风的惩罚单价，NWind表示分散式风电的数量，表示t时刻风机n的预测出力，表示t时刻风机n的实际出力；Ecurt为对可中断负荷用户削减负荷的补偿，函数表达式为式中N为系统负荷数量，ρretail,t是负荷聚集商内部售电电价，相当于负荷聚集商内部优惠电价，以鼓励用户参与负荷聚集商的聚合体之中，Pcurt,i,t表示t时刻负荷i削减电量；EWind为风电收益，函数表达式为式中PWind,t表示对应时刻的风电功率，ρretail,t是负荷聚集商内部售电电价；Ebat为储能装置收益，函数表达式为式中Pbat,s,t表示电池s充放电的电量，放电为正，充电为负，ρretail,t是负荷聚集商内部售电电价，Ns表示储能装置数量。3.根据权利要求2所述的基于改进Shapley值的负荷聚集商利润的分摊方法，其特征在于：在步骤2中，所述负荷聚集商报价模型的约束包括功率平衡约束，风电场出力约束，可中断负荷分时段削减量约束，可中断负荷最小调用时长约束以及储能装置充放电约束；其中，功率平衡约束为式中Pt表示t时刻的购电功率，PWind,i,t表示t时刻风机i的实际出力，N为系统负荷数量，Pcurt,i,t表示t时刻负荷i削减电量，Pbat,t表示t时刻电池充放电的电量，PLOAD,i,t表示t时刻负荷i的用电量；风电场出力约束为式中PWind,i表示第i个分散式风电场的装机容量，θt表示分散式风电出力在t时刻的等效利用率,NWind表示分散式风电的数量；可中断负荷分时段削减量约束为Pcurt,i,t≤αtPLOAD,i,t，式中αt表示t时刻削减系数，PLOAD,i,t表示t时刻负荷i的用电量，该限制目的为满足用户的基本用电需求，并防止恶意的市场...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓方钊，杨萌，李虎军，白宏坤，刘军会，尹硕，宋大为，杨钦臣，蒋传文，吴威辰，金曼，马任远，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司经济技术研究院，国家电网有限公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：河南,41