一种多虚拟电厂和负荷聚合商的分布式交易方法技术

本发明专利技术公开了一种多虚拟电厂和负荷聚合商的分布式交易方法，包括以下步骤：S1、市场信号初始化阶段；S2、市场主体博弈阶段；S3、交易中心平台更新市场信号阶段；S4、分布式交互迭代阶段；S5、交易出清阶段。本发明专利技术实现了区域内多个虚拟电厂和多个负荷聚合商之间的多边交易以及能源传输，解决了虚拟电厂和负荷聚合商之间的能源协调分配问题，满足了多方主体公平公正、高效、灵活、安全的能源交易。采用分布式算法降低了多能源市场中的虚拟电厂的供能成本，提高需求侧的负荷聚合商的用电效益，在最大化社会福利的同时保障了各个利益主体的信息安全。

【技术实现步骤摘要】
一种多虚拟电厂和负荷聚合商的分布式交易方法
本专利技术涉及虚拟电厂参与市场交易领域，具体的是一种多虚拟电厂和负荷聚合商的分布式交易方法。
技术介绍
面对化石能源日益枯竭、环境污染日益严峻、温室效应危害日益显现的形势，为了提高电网的清洁能源发电比例，与新能源相结合的分布式发电与虚拟电厂技术正在得到越来越多的理论研究与实际应用。分布式电源充分发挥了分散的电力需求与资源的协调互补作用，虚拟电厂通过整合分布式电源和分布式储能，实现系统高效经济运行。然而，多虚拟电厂之间的协调和调度必然会增加能源管理的难度，所以对多虚拟电厂和负荷聚合商的能量管理变得尤为关键。随着电力市场改革的持续推进和以分布式发电与虚拟电厂技术为代表的新能源技术的不断发展，地区电网正在变为多源接入的源网荷储协调运行的新一代分布式能源网络。以及电力需求侧管理技术的发展，传统的集中式能源交易模式将面临挑战。为了提高能源利用效率，适应多虚拟电厂分布式能源的协调调度，通过协调供需侧平衡，分布式能源交易框架近年来得到广泛关注。在国内外能源市场化程度不断加深的大环境下，通过合理的市场化调节进行电能资源的优化分配，实现社会福利最大化，提高资源利用率。多虚拟电厂和负荷聚合商作为交易主体，彼此之间存在博弈关系，因此，如何设计合理的交易机制，在保证市场参与者信息安全的前提下实现全局最优，达到社会福利最大化，构建适应于多虚拟电厂和负荷聚合商的分布式交易方法成为业界急需解决的问题。
技术实现思路
为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种多虚拟电厂和负荷聚合商的分布式交易方法，本专利技术多虚拟电厂和负荷聚合商的分布式交易在一定区域内进行，交易主体有多个需求方、多个能源供应商和交易中心平台，参与交易的主体中虚拟电厂作为能源供应商，负荷聚合商作为需求方，交易中心平台为智能电网的中心控制平台，交易可以应用于实时市场、日前市场和中长期市场，在物理层，区域内所有参与交易的虚拟电厂的和所有用户都通过电力网络相连接，虚拟电厂中具有多类型供能设备包括光伏、风电、储能、燃机等分布式电源，能够为负荷稳定地提供电能，负荷聚合商则聚合一定区域内的用户的电能需求响应的柔性负荷资源，并将它们引入市场交易。本专利技术解决了现有技术存在的交易成本高，市场效率损失，信息不对称，资源配置不均和隐私安全等问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种多虚拟电厂和负荷聚合商的分布式交易方法，包括以下步骤：S1、参与交易的虚拟电厂和负荷聚合商分别向交易中心平台提交报价；S2、交易中心平台初始化市场信号；S3、交易中心平台分别向需求侧和供应侧的所有交易主体发送市场信号；S4、供应侧/需求侧的利益主体根据收到的市场信号，进行博弈，分别独立制定各自的报价策略，并向交易中心平台更新竞价信息；S5、通过交易中心平台和双边利益主体迭代交互，直到整个市场收敛到社会福利最大化。进一步地，步骤S1的具体过程如下：需求侧和供应侧同时报价，对于需求侧报价，则最大化其效用函数，负荷聚合商i的效用函数如下：ui(b)＝vi(D(μ(b)；bi))-piμ(b)D(μ(b)；bi)其中，bi为报价参数，有效价格piμ(b)为价格权重pi与基本价格μ(b)乘积，ui(b)为负荷聚合商i的效用函数，vi为负荷聚合商i的价值函数，D(μ(b)；bi)为负荷聚合商i的电能需求量。供应侧报价，最大化其效用函数，虚拟电厂j的效用函数如下：uj(a)＝qjρ(a)S(ρ(a)；aj)-cj(S(ρ(a)；aj))其中，aj报价参数,有效价格qjρ(a)为价格权重qj与基本价格ρ(a)乘积，uj(a)为虚拟电厂j的效用函数，cj为虚拟电厂j的生产电能成本函数，S(ρ(a)；aj)为虚拟电厂j的电能供应量。进一步地，步骤(2)的具体过程如下：交易中心平台根据所接收到的需求侧的报价bj和供应侧的报价aj确定针对需求侧和供应侧的市场信号。其中，所述需求侧的市场信号具体包括价格权重pi，估计的基本价格μ(b)；所述供应侧的市场信号具体包括价格权重qj，估计的基本价格ρ(a)。进一步地，S2的具体过程如下：交易中心平台根据所接收到的需求侧的报价bi和供应侧的报价aj确定针对需求侧和供应侧的市场信号。其中，所述需求侧的市场信号具体包括价格权重pi，估计的基本价格μ(b)；所述供应侧的市场信号具体包括价格权重qj，估计的基本价格ρ(a)。进一步地，步骤S4具体过程如下：需求侧的博弈和供应侧的博弈分别同时进行，需求侧博弈具体如下：对于需求侧博弈(I,p),每个负荷聚合商i∈I在市场交易中的用能价值函数为：其中，di为负荷聚合商i的电能需求量，vi为负荷聚合商i的价值函数，pi为交易中心发布给负荷聚合商i的价格权重，N为市场中电能交易总量。对需求侧博弈(I,p)，要达到衡态d(p)，实现社会福利最大化，求解以下凸优化问题：s.t.d∈D其中，di为负荷聚合商i的电能需求量，vi为负荷聚合商i的价值函数，pi为交易中心发布给负荷聚合商i的价格权重，D为需求侧中购电量约束。在纳什均衡下，需求侧博弈(I,p)的最优策略为最大化总有效价值函数，这不仅能够反映需求侧各利益主体间的竞争，也包含了交易中心平台发布的价格权重pi对报价的影响。供应侧博弈具体如下：对于供应侧博弈(J,q),每个虚拟电厂j∈J在市场交易中的成本函数为：其中，Sj为虚拟电厂j的供能量，Cj为虚拟电厂j的成本函数，qj为交易中心发布给虚拟电厂j的价格权重，N为市场中电能交易总量，J为市场中供应侧参与电能交易的虚拟电厂总数量。对供应侧博弈(J,q)，达到均衡态S(q)，实现社会福利最大化，求解以下凸优化问题：s.t.s∈S其中，Sj为虚拟电厂j的供能量，Cj为虚拟电厂j的成本函数，qj为交易中心发布给虚拟电厂j的价格权重，S为供应侧电能供应量约束，J为市场中供应侧参与电能交易的虚拟电厂总数量。在纳什均衡下，供应侧虚拟电厂的博弈J(q)最优策略为最小化总供能成本函数，这不仅能够反映供应侧各利益主体间的竞争，也包含了交易中心平台发布的价格权重qj对虚拟电厂报价的影响。进一步地，步骤S5具体过程如下：为了保护各个利益主体在竞价博弈中的隐私，减少信息披露，采用分布式算法使得交易中心平台和竞价利益主体之间交替迭代出清交易价格。其中，交易中心平台通过市场信号影响利益主体的决策，利益主体之间以分布式的方式同时竞价，交易中心平台通过报价学习利益主体的隐藏信息，更新市场信号。进一步地，分布式竞价算法具体如下：对于需求侧：(5a)引入辅助向量z,将需求侧博弈问题转化为以下优化问题：s.t.0≤di≤Ndi∈Dd-z＝0其中，z为辅助向量，g(z)满足当||z||1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非合作博弈的多虚拟电厂和负荷聚合商的分布式交易方法，其特征在于，包括以下步骤:/nS1、市场信号初始化阶段：所述阶段交易中心平台根据将市场信号初始化，并分别发布市场信号至需求侧和供应侧参与交易的主体；/nS2、交易主体博弈阶段：所述阶段需求侧和供应侧参与市场交易的主体之间分别进行多次博弈为了实现在交易中利益最大化，确定交易策略，发送报价信息至交易中心平台；/nS3、交易中心平台更新市场信号阶段：所述阶段交易中心平台依据所接收到的报价信息，更新市场信号；/nS4、分布式交互迭代阶段：所述阶段各参与交易的市场主体与交易中心平台反复迭代，直至迭代收敛，达到全局最优，市场均衡状态；/nS5、交易出清阶段：所述阶段对已达成均衡的交易进行出清，完成价值转移和交易结算。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于非合作博弈的多虚拟电厂和负荷聚合商的分布式交易方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1、市场信号初始化阶段：所述阶段交易中心平台根据将市场信号初始化，并分别发布市场信号至需求侧和供应侧参与交易的主体；
S2、交易主体博弈阶段：所述阶段需求侧和供应侧参与市场交易的主体之间分别进行多次博弈为了实现在交易中利益最大化，确定交易策略，发送报价信息至交易中心平台；
S3、交易中心平台更新市场信号阶段：所述阶段交易中心平台依据所接收到的报价信息，更新市场信号；
S4、分布式交互迭代阶段：所述阶段各参与交易的市场主体与交易中心平台反复迭代，直至迭代收敛，达到全局最优，市场均衡状态；
S5、交易出清阶段：所述阶段对已达成均衡的交易进行出清，完成价值转移和交易结算。


2.根据权利要求1所述的基于非合作博弈的多虚拟电厂和负荷聚合商的分布式交易方法，其特征在于，所述步骤S1中的参与交易的市场主体包括：多个虚拟电厂和多个负荷聚合商；交易主体和交易中心平台交互迭代直至收敛，最大化社会福利，需求侧最大化其总效用函数，如下:
ui(b)＝vi(D(μ(b)；bi))-piμ(b)D(μ(b)；bi)(1)；
式1中，μi(b)为负荷聚合商i的效用函数，vi为负荷聚合商i的价值函数，D(μ(b)；bi)为负荷聚合商i的电能需求量，bi为负荷聚合商i提交报价参数，piμ(b)为有效价格，piμ(b)为价格权重pi与基本价格μ(b)乘积；
最大化社会福利，对于供应侧最大化其总效用函数，如下：
μj(a)＝qjρ(a)S(ρ(a)；aj)-cj(S(ρ(a)；aj))(2)
式2中，μj(v)为虚拟电厂j的效用函数，cj为虚拟电厂j的生产电能成本函数，S(ρ(a)；aj)为虚拟电厂j的电能供应量，aj为虚拟电厂j提交报价参数，qjρ(a)为有效价格，qjρ(a)为价格权重qj与基本价格ρ(a)乘积。


3.根据权利要求1所述的基于非合作博弈的多虚拟电厂和负荷聚合商的分布式交易方法，其特征在于，所述步骤S2中的参与博弈的交易主体包括j个虚拟电厂和i个负荷聚合商，负荷聚合商i根据市场信号确定报价bi，即求解以下问题：



式3中，为负荷聚合商i在第k轮迭代过程中购电量，vi为负荷聚合商i的价值函数，为第k轮迭代过程中市场中间平台向负荷聚合商i发布的基本价格，ρ为惩罚参数，z为辅助向量；
负荷聚合商依据优化所得电能需求量和交易中心平台发布的基本价格向交易中心平台提交报价
虚拟电厂j根据市场信号确定报价aj，即求解以下问题：



式4中，为虚拟电厂j在第k轮迭代过程中电能的供应量，s为虚拟电厂j在第k-1轮迭代过程中电能的供应量，cj为虚拟电厂j的成本函数，为第k轮迭代过程中交易中心平台向虚拟电厂j发布的基本价格，ρ为惩罚参数，z为辅助向量。
虚拟电厂依据优化所得电能供应量和交易中心平台发布的基本价格向交易中心平台更新报价


4.根据权利要求1所述的基于非合作博弈的多虚拟电厂和负荷聚合商的分布式交易方法，其特征在于，所述步骤S3中交易中心平台更新市场信号，对于需求侧的市场信号其中包括价格权重pi，辅助向量zi和基本价格μi，具体如下：
价格权重pi在竞价过程中表示交易中心平台对负荷聚合商i的电能报价的调节，实现全局最优，从而达到社会福利最大化，更新价格权重pi，即：



式5中，为交易中心平台向负荷聚合商i在第k+1轮迭代过程中发布的价格权重...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷震，郝雨辰，朱月尧，王璐，顾伟，吴志，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司，东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32