一种考虑投机行为的多能源市场交易策略决策方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑投机行为的多能源市场交易策略决策方法，涉及能源交易控制领域，包括以下步骤：将多能源市场中的交易角色分为三类：购买方、销售方和观望方，将储能系统作为投机者引入交易市场，并使其在初始时被设置为观望方；销售方与购买方进行第一轮动态博弈；根据第一轮动态博弈的结果、历史能源价格以及当前能源信息，使用逻辑回归N元分类算法，给出投机者下一轮选择的交易角色以及对此角色的偏向程度；依据投机者选择的交易角色以及偏向程度，给出其储能效用函数以及其交易模型的最优解，销售方、购买方和投机者根据最优响应算法进行第二轮动态博弈。本发明专利技术能够更加灵活地调节电价，缓解高峰期用能压力，达到削峰填谷的调节效果。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑投机行为的多能源市场交易策略决策方法
本专利技术涉及能源交易控制领域，尤其涉及一种考虑投机行为的多能源市场交易策略决策方法。
技术介绍
随着信息技术与基础设备的发展，微能源网系统结构越来越复杂，本地用户的用能需求也越来越多样化。单一的电力交易市场已经无法满足需求，需要与多能源市场相辅相成，实现将不同类型的能源转换为用户所需的电、热等多种能源。然而，多能源紧密的耦合关系使得微能源网的运行规划及交易策略变得更加复杂、灵活多样。另外，对于纯电力市场，由于受到储能设备的约束，即设备成本高、容星小且频繁的充放电操作对设备使用寿命有一定影响，具有大量剩余电力的微能源网倾向于选择卖出而不是存储。相比之下，在多能源交易中，天然气、热能易于存储且成本相对较低，也可以利用P2G等技术将低谷期过剩的风电/光电转化成天然气进而存储。此时，能源剩余且储能容量充足的微能源网不一定非卖不可，甚至在交易中充当购买方角色。这类微能源网，不满足于仅实现本地供需平衡，还会观察市场能源价格，以低价买入高价卖出实现获利。由此可见，在多能源交易策略研究中，此类微能源网的投机行为值得深入探究。国内申请号为201510958914.3的名称为“一种面向能源互联网的能源交易模型”的专利提供了一种能源互联网的能源交易模型，在当前分段电价的基础上更新了能源价格的计量方式，给出了一种用统一的函数形式表示电、气、热等多种能源的模型，但整个模型没有把储能设备考虑在内。国内申请号为201810237913.3的名称为“一种基于分布式储能的能源交易系统和方法”的专利公开了一种基于分布式储能的能源交易系统和方法，包括用户终端、储能设备和能源交易平台，实现了储能设备和电网之间的能量交互，抑制区域电网内的用电波动，但这种方法基于电网设计，储能系统储能成本较高，且储能系统收用户端或平台控制，不具备自主性。综上所述，现有技术对多能源系统能源交易的模型构建中没有很好将储能设备利用起来，并且传统电网交易策略的设计中由于储能设备自身成本限制只能依附于用户端或者交易平台起到一定的调节作用。因此，本领域的技术人员致力于开发一种考虑投机行为的多能源市场交易策略决策方法。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是：(1)如何在考虑储能设备的情况下构建多能源的交易策略模型；(2)如何在多能源系统中储能成本较低的前提下设计好储能设备在市场交易中的角色使其能发挥更大的调节能力；(3)如何进行用户端、供能端和储能端三者之间的博弈以到达最优的交易策略。为实现上述目的，本专利技术提供了一种考虑投机行为的多能源市场交易策略决策方法，包括以下步骤：步骤S1：配有可再生能源发电系统、储能系统及小/中型热电联产机组(CHP)的微能源网，依据其能源的短缺或富余情况，作为购买方或销售方，参与多能源现货市场交易；一天划分为T个交易周期；将所述储能系统作为投机者引入交易市场，并使其在初始时被设置为观望方，形成存在三类不同交易角色的多能源交易市场，所述交易角色指所述购买方、所述销售方和所述观望方中的任一种；步骤S2：所述多能源市场中的所述销售方与所述购买方进行第一轮动态博弈；步骤S3：根据31个交易特征，使用逻辑回归N元分类算法，给出所述投机者下一轮选择的交易角色以及对此类交易角色的偏向程度；步骤S4：依据所述投机者选择的所述交易角色以及所述偏向程度，给出其储能效用函数以及其交易模型的最优解，所述销售方、所述购买方和所述投机者根据最优响应算法进行第二轮动态博弈。进一步地，在所述步骤S1中，在每个时间段t中，若干个所述微能源网根据本地能源供需情况分为所述销售方所述购买方和所述投机者进一步地，所述投机者存在某种能源的急需状态或急于销售状态；基于当前及历史交易情况，所述投机者选择所述购买方、所述销售方和所述观望方这三类交易角色中的任一种，选择加入购买方集合或者加入销售方集合或者暂退市场加入观望方集合则进一步地，在所述步骤S3中，所述31个交易特征包括根据所述第一轮动态博弈计算得到的能源价格，当前时段，前一周7天内每一天处在与所述当前时段相同时段的能源价格，以及所述投机者的当前能源情况；其中所述能源价格指电价、气价、热能价格中的任一种，所述当前时段指低谷期、平稳期、高峰期中的任一种，所述投机者的所述能源情况包括电储能、剩余电能、热储能、剩余热能、气储能、剩余气能6种情况；在所述步骤3中，使用所述逻辑回归N元分类算法时，用x代表交易特征，θ表示多分类模型参数，所述投机者选择成为所述销售方、所述购买方、所述观望方这三类交易角色中任一种的概率分布如下其中，N＝3；所述投机者根据上述概率分布公式选择下一轮的所述交易角色。进一步地，所述投机者选择任意一种所述交易角色后，其选择所述交易角色的分类概率作为所述投机者选择所述交易角色的偏向程度bk，bk越大，所述投机者越愿意担任所述交易角色，其交易积极性也越大。进一步地，在所述步骤S4中，所述投机者的所述储能效用函数取对数函数，当所述投机者选择转变成所述销售方时，当所述投机者选择转变成所述购买方时，其中B>0为放缩因子，bk表示投机者k在多元分类算法中分为所述销售方的概率，为投机者k在时间段t的储能，x＝el,th,g分别表示电能、热能和气能。进一步地，在所述步骤S4中，解得所述销售方和所述投机者转变成的销售方的最优能源定价和销售量。进一步地，在所述步骤S4中，还解得所述购买方和所述投机者转变成的购买方的最优能源购买策略。进一步地，在所述步骤S4中，所述最优响应算法用于迭代求取所述投机者的投机行为的动态非合作博弈模型的纳什均衡点；所述最优响应算法设定博弈收敛阈值ρ，以前后两次迭代的电价差值与ρ的大小关系作为判定迭代终止的条件，在每次进行所述迭代时，根据上一轮迭代的电价、气价、热能价格分别求解计算结果，所述计算结果包括所述购买方的购买量，所述投机者转变成的购买方的购买量，所述销售方的销售量及调度因子的取值范围在0到1之间所述投机者转变成的销售方的销售量；根据所述计算结果更新热能价格和电价。进一步地，在第k次迭代过程中，如果不成立，其中δg,δe分别表示天然气、电能的等效排放系数，ε表示单位二氧化碳的处理费用，为交易周期t的零售电价和天然气售价，ηCHP,el，ηCHP,th为微能源网的CHP中燃气轮机的产电和产热的转化效率，ηf为CHP的中燃气锅炉的产热效率，则所述热能价格更新依据公式：所述电价更新依据公式：其中σ(k+1)＝1/(σ0+σ1(k+1))，σ0和σ1为给定的电价调度因子，分别为第k次迭代计算出的电能总销售量和总购买量。与现有技术方案相比，本专利技术的有益技术效果在于，由于在多能源系统能源交易种考虑了储能设备，且使储能系统以一个具有自主性的投机者身份加入到能源市场交易当中，它可以根据市场交易情况自主选择买进或卖出能源，因此本专利技术能够更加灵活地调节电价，缓解高峰期用能压力，达到削峰填谷的调节效果。以下将结合附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑投机行为的多能源市场交易策略决策方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1：配有可再生能源发电系统、储能系统及小/中型热电联产机组(CHP)的微能源网，依据其能源的短缺或富余情况，作为购买方或销售方，参与多能源现货市场交易；一天划分为T个交易周期；将所述储能系统作为投机者引入交易市场，并使其在初始时被设置为观望方，形成存在三类不同交易角色的多能源交易市场，所述交易角色指所述购买方、所述销售方和所述观望方中的任一种；/n步骤S2：所述多能源市场中的所述销售方与所述购买方进行第一轮动态博弈；/n步骤S3：根据31个交易特征，使用逻辑回归N元分类算法，给出所述投机者下一轮选择的交易角色以及对此类交易角色的偏向程度；/n步骤S4：依据所述投机者选择的所述交易角色以及所述偏向程度，给出其储能效用函数以及其交易模型的最优解，所述销售方、所述购买方和所述投机者根据最优响应算法进行第二轮动态博弈。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑投机行为的多能源市场交易策略决策方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：配有可再生能源发电系统、储能系统及小/中型热电联产机组(CHP)的微能源网，依据其能源的短缺或富余情况，作为购买方或销售方，参与多能源现货市场交易；一天划分为T个交易周期；将所述储能系统作为投机者引入交易市场，并使其在初始时被设置为观望方，形成存在三类不同交易角色的多能源交易市场，所述交易角色指所述购买方、所述销售方和所述观望方中的任一种；
步骤S2：所述多能源市场中的所述销售方与所述购买方进行第一轮动态博弈；
步骤S3：根据31个交易特征，使用逻辑回归N元分类算法，给出所述投机者下一轮选择的交易角色以及对此类交易角色的偏向程度；
步骤S4：依据所述投机者选择的所述交易角色以及所述偏向程度，给出其储能效用函数以及其交易模型的最优解，所述销售方、所述购买方和所述投机者根据最优响应算法进行第二轮动态博弈。


2.如权利要求1所述的考虑投机行为的多能源市场交易策略决策方法，其特征在于，在所述步骤S1中，在每个时间段t中，若干个所述微能源网根据本地能源供需情况分为所述销售方所述购买方和所述投机者


3.如权利要求2所述的考虑投机行为的多能源市场交易策略决策方法，其特征在于，所述投机者不存在某种能源的急需状态或急于销售状态；基于当前及历史交易情况，所述投机者选择所述购买方、所述销售方和所述观望方这三类交易角色中的任一种，选择加入购买方集合或者加入销售方集合或者暂退市场加入观望方集合则


4.如权利要求3所述的考虑投机行为的多能源市场交易策略决策方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述31个交易特征包括根据所述第一轮动态博弈计算得到的能源价格，当前时段，前一周7天内每一天处在与所述当前时段相同时段的能源价格，以及所述投机者的当前能源情况；其中所述能源价格指电价、气价、热能价格中的任一种，所述当前时段指低谷期、平稳期、高峰期中的任一种，所述投机者的所述能源情况包括电储能、剩余电能、热储能、剩余热能、气储能、剩余气能6种情况；
在所述步骤3中，使用所述逻辑回归N元分类算法时，用x代表交易特征，θ表示多分类模型参数，所述投机者选择成为所述销售方、所述购买方、所述观望方这三类交易角色中任一种的概率分布如下：



其中，N＝3；所述投机者根据上述概率分布公式选择下一轮的所述交易角色。

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【专利技术属性】
技术研发人员：朱善迎，王志彬，于文彬，杨博，关新平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31