解决综合智慧能源系统调度的博弈优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种解决综合智慧能源系统调度的博弈优化方法，包括根据待研究的综合智慧能源系统的输入输出数据，建立能源集线器输入输出耦合关系模型，经过转换与降维后，得到能源集线器的输入端所需的能源供应关于调度因子和存储因子的函数；以能源集线器的输入端所需的能源供应关于调度因子和存储因子的函数为约束条件，建立能源集线器之间的能流博弈模型，进而求解得到各能源集线器之间的调度优化运行方案；建立能源供给和消耗层的双层博弈模型，将各能源集线器之间的调度优化运行方案代入到能源供给和消耗层的双层博弈模型中，得到待研究的综合智慧能源系统的最佳经济调度效益。该方法可以解决综合智慧能源系统复杂的能源调度优化问题。

【技术实现步骤摘要】
解决综合智慧能源系统调度的博弈优化方法
本专利技术涉及综合智慧能源系统调度的优化
，特别涉及一种解决综合智慧能源系统调度的博弈优化方法。
技术介绍
综合智慧能源系统是指为区域内用户提供电、热、冷、气等能源一体化的解决方案。相对于传统能源系统相互独立、相互制约、难以协调的既有模式，综合智慧能源系统具有多能源互联集成、互补融合等新的模式。综合智慧能源系统对提高社会能源利用效率、促进可再生能源规模化开发、提高社会基础设施利用率和能源供应安全，以及实现节能减排目标具有重要意义，已成为国际能源领域重要的战略研究方向，同时也被视为未来能源利用的主要承载形式。目前，综合智慧能源系统调度优化求解具有如下特点：不同能流之间的相互转换给系统带来了较强的耦合特性；不同能流之间存在较大的动力学特性差异；各个能源集线器存在能源共享和竞争使用问题；能源调度决策相互干扰制约。根据上述特点，群体智能搜索方法、牛顿法等传统的调度优化方法被提了出来。虽然传统的调度优化方法为解决综合智慧能源系统调度求解问题提供了有效的借鉴，但是由于群体智能搜索方法属于一种随机搜索的方法，并且该方法计算精度受自变量维数影响很大，而综合智慧能源系统调度优化模型的维数非常大，群体智能搜索方法很难保证其精度要求；牛顿法需要调度优化模型光滑可导，以及对于含整型的调度优化模型难求解，而综合智慧能源系统调度优化模型包含整型变量，故牛顿法很难直接应用。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供一种解决综合智慧能源系统调度的博弈优化方法，以解决综合智慧能源系统复杂的能源调度优化问题。。具体而言，包括以下的技术方案：一种解决综合智慧能源系统调度的博弈优化方法，所述方法包括：根据待研究的综合智慧能源系统的输入输出数据，建立能源集线器输入输出耦合关系模型；将所述能源集线器输入输出耦合关系模型进行变量转换与降维，得到能源集线器的输入端所需的能源供应关于调度因子和存储因子的函数；根据待研究的综合智慧能源系统的能源集线器之间的能流传输和损耗关系，以所述能源集线器的输入端所需的能源供应关于调度因子和存储因子的函数为约束条件，建立能源集线器之间的能流博弈模型；对所述能源集线器之间的能流博弈模型进行求解，得到各能源集线器之间的调度优化运行方案；根据所述待研究的综合智慧能源系统的能源供给层与消耗层能源需求关系，建立能源供给和消耗层的双层博弈模型；将所述各能源集线器之间的调度优化运行方案代入到所述能源供给和消耗层的双层博弈模型中，得到所述待研究的综合智慧能源系统的最佳经济调度效益。可选的，所述能源集线器输入输出耦合关系模型的表达式为：式中：Lie(t)为第i个能源集线器第t时刻的电力需求；Lih(t)为第i个能源集线器第t时刻的热力需求；为第i个能源集线器内变压器的稳态转换效率；为第i个能源集线器内热电联产系统中由气产电的稳态转换效率；为第i个能源集线器内热电联产系统中由气产电的稳态转换效率；为第i个能源集线器内燃气锅炉的稳态转换效率；νi(t)为第i个能源集线器第t时刻的调度因子的大小；si(t)为第i个能源集线器第t时刻的存储因子的大小；Eihmax为第i个能源集线器内热储能设备的最大容量；eih为第i个能源集线器内热储能设备中交换器件的效率；Pie(t)为能源集线器的输入端所需的电力供应；Pig(t)为能源集线器的输入端所需的天然气供应。可选的，所述能源集线器的输入端所需的能源供应关于调度因子和存储因子的函数的表达式为：可选的，所述能源集线器之间的能流博弈模型的目标函数的表达式为：式中：Cm为能源集线器的总成本；Ci为第i个能源集线器相关的总成本。可选的，所述第i个能源集线器相关的总成本的表达式为：式中：aα,bαq,cαr为负载α的价格系数；Piα为能源集线器i输入的负载α的功率；Qα、Rα分别为能流α需求和输出成本多项式的阶次；Λiα为负载α流入能源集线器i过程的损耗功率。可选的，所述负载α流入能源集线器i过程的损耗功率的表达式为：式中：Λiα为能量负载α流入能源集线器i上的损耗；Fiα为流入能源集线器i的功率流；fα为能量负载α流动过程的损耗系数，k为阶数；Kα为能量负载α损耗多项式中的最高阶次，其取决于能量负载α的类型。可选的，所述能源集线器i输入的负载α的功率的表达式为：Aα·Fiα＝Piα式中：Aα为传输载波α的网络的连接矩阵，其取值范围为{-1,0,1}；Fiα为流入集线器i载波α的能量流；Piα为能源集线器i中载波α的输入。可选的，对所述能源集线器之间的能流博弈模型进行求解的方法为量子粒子群算法。可选的，所述能源供给和消耗层的双层博弈模型包括能源供给层模型、能源消耗层模型和适应性鲁棒性评价。可选的，所述能源供给层模型的表达式为：B＝max(Be+Bh+Bg)式中：B为总的净收益；Be为电力公司的净收益；Bh为热力公司的净收益；Bg为天然气公司的净收益；ρe为单位电力电源电量的上网电价；为电力公司付给配电公司的单位电量的主动管理费用；ρh为单位热源热量的上网热价；为热力公司付给配热公司的单位热量的主动管理费用；ρg为单位天然气量的上网气价；为天然气公司付给配气公司的单位气量的主动管理费用；Δt为运行模拟周期中一个时段的时长；Pk,t为第k个电源节点处第t个时间段内实际使用的有功功率；Hk,t为第k个热源节点处第t个时间段内实际使用的热量；Gk,t为第k个气源节点处第t个时间段内实际使用的天然气量；为是否安装电源的二值变量，取0和1分别表示不安装和安装电源；为是否安装热源的二值变量，取0和1分别表示不安装和安装热源；为是否安装气源的二值变量，取0和1分别表示不安装和安装气源；Ωe、Ωh、Ωg、Ω'e、Ω'h和Ω'g分别表示为时间间隔、安装电源、热源以及气源的候选点集合和规划之后的电源、热源以及气源安装位置集合；Fe(de,me)、Fh(dh,mh)和Fg(dg,mg)分别表示为电、热和气的年值化系数；me、mh和mg为电源、热源和气源的寿命周期；Re、Rh和Rg分别为电源、热源和气源单位装机容量的投资成本；和为第k个节点处的电源、热源和气源装机容量；和分别表示为电源、热源、气源的最小和最大装机容量。可选的，所述能源消耗层模型的表达式为：C＝min(Ce+Ch+Cg)式中：C为总成本；Ce、Ch、Cg分别为配电、配热、配气公司的总成本；ρGride、ρGridh和ρGridg为从主网上购买的有功功率、热量和气量；ΩGe、ΩGh、ΩGg和ΩC分别为电、热、气主网接入点集合和电网无功电容器的安装位置集合；d′e和m'e分别为无功电容器容量；xs为是否安装无功电容器的二值变量，取0和1分别表示不安装和安装无功电容器；为无功电容器的单位容量投资成本。本专利技术实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：通过待研究的综合智慧能源系统的输入输出数据，建立能源集线器输入输出耦合关系模型，再将该能源集线器输入输出耦合关系模型进行变量转换与降维，得到能源集线器的输入端所需的能源供应关于调度因子和存储因子的函数；根据待研究的综合智慧能源系统的能源集线器之间的能流传输和损耗关系，以能源集线器的输入端所需的能源供应关于调度因子和存储因子的函数作为约束条件，建立能源集线器之间的能流博弈模型，并对能源集线器之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种解决综合智慧能源系统调度的博弈优化方法，其特征在于，所述方法包括：根据待研究的综合智慧能源系统的输入输出数据，建立能源集线器输入输出耦合关系模型；将所述能源集线器输入输出耦合关系模型进行变量转换与降维，得到能源集线器的输入端所需的能源供应关于调度因子和存储因子的函数；根据待研究的综合智慧能源系统的能源集线器之间的能流传输和损耗关系，以所述能源集线器的输入端所需的能源供应关于调度因子和存储因子的函数为约束条件，建立能源集线器之间的能流博弈模型；对所述能源集线器之间的能流博弈模型进行求解，得到各能源集线器之间的调度优化运行方案；根据所述待研究的综合智慧能源系统的能源供给层与消耗层能源需求关系，建立能源供给和消耗层的双层博弈模型；将所述各能源集线器之间的调度优化运行方案代入到所述能源供给和消耗层的双层博弈模型中，得到所述待研究的综合智慧能源系统的最佳经济调度效益。

【技术特征摘要】
1.一种解决综合智慧能源系统调度的博弈优化方法，其特征在于，所述方法包括：根据待研究的综合智慧能源系统的输入输出数据，建立能源集线器输入输出耦合关系模型；将所述能源集线器输入输出耦合关系模型进行变量转换与降维，得到能源集线器的输入端所需的能源供应关于调度因子和存储因子的函数；根据待研究的综合智慧能源系统的能源集线器之间的能流传输和损耗关系，以所述能源集线器的输入端所需的能源供应关于调度因子和存储因子的函数为约束条件，建立能源集线器之间的能流博弈模型；对所述能源集线器之间的能流博弈模型进行求解，得到各能源集线器之间的调度优化运行方案；根据所述待研究的综合智慧能源系统的能源供给层与消耗层能源需求关系，建立能源供给和消耗层的双层博弈模型；将所述各能源集线器之间的调度优化运行方案代入到所述能源供给和消耗层的双层博弈模型中，得到所述待研究的综合智慧能源系统的最佳经济调度效益。2.根据权利要求1所述的解决综合智慧能源系统调度的博弈优化方法，其特征在于，所述能源集线器输入输出耦合关系模型的表达式为：式中：Lie(t)为第i个能源集线器第t时刻的电力需求；Lih(t)为第i个能源集线器第t时刻的热力需求；为第i个能源集线器内变压器的稳态转换效率；为第i个能源集线器内热电联产系统中由气产电的稳态转换效率；为第i个能源集线器内热电联产系统中由气产电的稳态转换效率；为第i个能源集线器内燃气锅炉的稳态转换效率；νi(t)为第i个能源集线器第t时刻的调度因子的大小；si(t)为第i个能源集线器第t时刻的存储因子的大小；Eihmax为第i个能源集线器内热储能设备的最大容量；eih为第i个能源集线器内热储能设备中交换器件的效率；Pie(t)为能源集线器的输入端所需的电力供应；Pig(t)为能源集线器的输入端所需的天然气供应。3.根据权利要求2所述的解决综合智慧能源系统调度的博弈优化方法，其特征在于，所述能源集线器的输入端所需的能源供应关于调度因子和存储因子的函数的表达式为：4.根据权利要求1所述的解决综合智慧能源系统调度的博弈优化方法，其特征在于，所述能源集线器之间的能流博弈模型的目标函数的表达式为：式中：Cm为能源集线器的总成本；Ci为第i个能源集线器相关的总成本。5.根据权利要求4所述的解决综合智慧能源系统调度的博弈优化方法，其特征在于，所述第i个能源集线器相关的总成本的表达式为：式中：aα,bαq,cαr为负载α的价格系数；Piα为能源集线器i输入的负载α的功率；；Qα、Rα分别为能流α需求和输出成本多项式的阶次；Λiα为负载α流入能源集线器i过程的损耗功率。6.根据权利要求5所述的解决综合智慧能源系统调度的博弈优化方法，其特征在于，所述负载α流入能源集线器i过程的损耗功率的表达式为：式中：Λiα为能量负载α流入能源集线器i上的损耗；Fiα为流入能源集线器i的功率流；fα为能量负载α流动过程的损耗系数，k为阶数；Kα为能量负载α损耗多...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑亚锋，魏振华，高宇峰，王春雨，胡荣远，谢丽萍，刘华，桑士杰，
申请(专利权)人：国核电力规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11