一种基于非合作博弈的综合能源系统优化调度方法技术方案

本发明专利技术的目的是提供一种基于非合作博弈的综合能源系统优化调度方法，包括：在调度时将非合作博弈理论应用其中，建立基于非合作博弈的综合能源系统调度模型；获取参数；给定粒子初值，利用Nash均衡定义与粒子群优化算法相结合，求解基于非合作博弈的综合能源系统调度模型；按照效用函数进行自身第i次循环中的出力方案决策；判断步骤3的求解结果是否为Nash均衡解；输出最终计算出的Nash均衡解，即各能源系统的最佳优化调度方案。本发明专利技术克服了现有优化方法未充分考虑各能源系统竞争关系的缺陷，实现了完全消纳可再生能源。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非合作博弈的综合能源系统优化调度方法
本专利技术属于综合能源系统优化调度
，具体涉及一种基于非合作博弈的综合能源系统优化调度方法。
技术介绍
综合能源系利用多种具备不同运行特性的能源，有效促进能源间优势互补和协调利用，提升能源利用效率、减小传统能源系统对环境的污染危害，实现降低成本的目标。国家能源局在《关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》中明确提出要“通过天然气以及热电冷三联供、分布式可再生能源和能源智能微网等方式实现多能互补和协同供应”。由此可见，在社会飞速发展的当前阶段，建立具有多种能源协调互补、经济高效特性的综合能源系统有着重大战略意义。综合能源系统的运行调度与传统电网差别较大。其能源间的耦合随着能源转换技术的不断发展而更加紧密，供能侧与用户侧均具有不确定性，并且供能方式和用户负荷的种类也是形式多样，同时含有电能、天然气、热能等能源，以及储能设备等用户设备，耦合结构更加复杂。为了提升综合能源系统间各种能源的利用率，进一步促进可再生清洁能源的高效消纳，对含有多种能源的综合能源系统的优化调度具有重要理论价值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非合作博弈的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：/n步骤1、参与综合能源系统调度的电、气、热三种能源系统存在竞争与合作关系，在调度时将非合作博弈理论应用其中，建立基于非合作博弈的综合能源系统调度模型；/n步骤2、获取综合能源系统及其接入耦合单元的参数，以及用于模型求解的粒子群算法参数；/n步骤3、给定粒子初值，利用Nash均衡定义与粒子群优化算法相结合，求解基于非合作博弈的综合能源系统调度模型；/n步骤4、结合基于非合作博弈的综合能源系统调度模型中的效用函数值，求解每个粒子的数值，在第K次循环的过程中，各能源系统参考第K-1次循环中其他两个能源系统的出力策略...

【技术特征摘要】
1.一种基于非合作博弈的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、参与综合能源系统调度的电、气、热三种能源系统存在竞争与合作关系，在调度时将非合作博弈理论应用其中，建立基于非合作博弈的综合能源系统调度模型；
步骤2、获取综合能源系统及其接入耦合单元的参数，以及用于模型求解的粒子群算法参数；
步骤3、给定粒子初值，利用Nash均衡定义与粒子群优化算法相结合，求解基于非合作博弈的综合能源系统调度模型；
步骤4、结合基于非合作博弈的综合能源系统调度模型中的效用函数值，求解每个粒子的数值，在第K次循环的过程中，各能源系统参考第K-1次循环中其他两个能源系统的出力策略，按照效用函数进行自身第i次循环中的出力方案决策，K是不为0的自然数；
步骤5、判断步骤3的求解结果是否为Nash均衡解；
步骤6、输出最终计算出的Nash均衡解，即各能源系统的最佳优化调度方案。


2.根据权利要求1所述的一种基于非合作博弈的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，所述步骤1中，根据非合作博弈论基础理论可知，完整的非合作博弈模型G包含博弈参与者N、博弈策略S、效用函数u和博弈均衡，形式为G＝{N,S,u}，故建立基于非合作博弈的综合能源系统调度模型为G＝{N,S,u}；
基于非合作博弈的综合能源系统调度模型中的博弈参与者N指的是参与综合能源系统优化调度的电力E、天然气G、热力H三种能源系统；博弈策略S指参与者Ni(i＝E,G,H)的计划出力合集，而出力计划受各参与者的约束条件所限制，因此，基于非合作博弈的综合能源系统调度模型的博弈策略S即为各能源系统运行中的约束条件；效用函数u是指在特定策略组合下各参与者期望水平，而博弈参与者的目标就是选择最佳出力策略最大化期望效用函数，因此，基于非合作博弈的综合能源系统调度模型的效用函数u为各参与者的运行成本；非合作博弈的博弈均衡又称为Nash均衡，指在其他能源系统出力策略已知的情况下，第n个能源系统的最佳出力策略组合，n是不为0的自然数，该组合表示了当各设备处于此出力组合时，参与博弈的各系统均可获得均衡意义下的最佳收益，即为本博弈模型基于非合作博弈的综合能源系统调度模型的解；
综上，所建立的基于非合作博弈理论的综合能源系统优化调度模型为如式(27)所示：
G＝{N,S,u}＝{1,2,3；s1,s2,s3；u1,u2,u3}＝{E,G,H；sE,sG,sH；uE,uG,uH}(27)。


3.根据权利要求2所述的一种基于非合作博弈的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，参与综合能源系统优化调度的电力系统约束条件包括功率平衡约束、线路容量约束、发电机组相关约束、机组爬坡约束、最小启停时间约束、启停费用约束、热电联产CHP单元相关约束、储电单元约束，各约束具体如下：
电力系统功率平衡约束为：



式(1)中，i表示集合中的元素，t表示单位运行时间，ΩE、ΩGT、ΩCHP、ΩBE、ΩW、ΩPtG、ΩL分别表示：发电机组集合、燃气机组集合、热电联产CHP机组集合、电力储能集合风电场集合、PtG设备集合以及负荷集合，PE,i,t表示发电机组集合中发电机组i在t时刻的功率，PGT,i,t表示燃气机组集合中燃气机组i在t时刻的功率，表示热电联产机组集合中热电联产机组i在时刻的功率，PBEd,i,t表示电力储能设备集合中储能设备i在t时刻的功率，Pwind,i,t为风电出力功率预测值，ΔPW,i,t表示风电机组i在t时刻的弃风量，PPtG,i,t表示电转气设备集合中电转气设备i在t时刻消耗的电功率，ΔPL,i,t表示节点i在t时刻的负荷切除量；
线路容量约束为：
Pline≤Pline.max(2)
式(2)中，Pline为电力系统线路的实际传输功率，Pline.max为系统线路的最大传输功率容量；
发电机组的出力约束为：



式(3)中，ui,t表示为t时刻火电机组i的状态变量，表示t时刻火电机组i的最小功率下限，表示t时刻火电机组i的最大功率上限；
发电机组爬坡约束为：



式(4)中，表示火电机组i在Δt时间段内的上爬坡率，表示火电机组i在Δt时间段内的下爬坡率；
发电机组最小启停时间约束为：



式(5)中，和Tion分别为机组i上一时刻累计开机时间和机组最小开机时间约束，和Tioff分别代表机组i上一时刻累计停机时间和机组最小停机时间约束；
发电机启停费用约束为：



式(6)中，SUi,t和SDi,t分别为机组启停的费用约束，sui和sdi分别为机组每次启停机的费用；
CHP单元转换为电能和热能的比例为：



式(7)中，PCHP,i,t为CHP单元在t时段的总功率输出，和分别为CHP的电力、热力输出功率和天然气输入功率，μCHP和μhte分别为CHP的运行转换效率和热电转换比率；
CHP单元的爬坡约束为：



式(8)中，为CHP单元电功率的爬坡率；
当综合能源系统中用户不存在供热需求时CHP单元的功率约束为：



式(9)中，和分别为CHP电力输出的功率最小、最大值；
当系统中用户存在供热需求时CHP单元的功率约束为：



式(10)中，kv为天然气进气曲线斜率的绝对值；
储电单元约束为：



式(11)中，PBEc,i,t和PBEd,i,t分别为储电单元i在t时刻充、放电的功率，PBEcmin,i,t和PBEcmax,i,t分别为储电单元充电的最小、最大功率，PBEdmin,i,t和PBEdmax,i,t分别为储电单元放电的最小、最大功率，δBEc,i,t和δBEd,i,t分别为储电单元的充电状态和放电状态，均为0/1变量。


4.根据权利要求3所述的一种基于非合作博弈的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，参与综合能源系统优化调度的天然气系统约束条件包括天然气系统节点流量平衡约束、气源流量和节点压力约束、管存约束、加压站约束、PtG约束、储气单元约束，各约束具体如下：
天然气系统节点流量平衡约束为：



式(12)中，表示天然气i在t时刻的出气量，表示天然气节点i在t时刻的进气量，ΩWE表示天然气气源集合，PG.E,i,t表示从天然气节点i处的的购气量，为通过PtG设备转换为天然气的值，ΩBoloier表示燃气锅炉集合，和分别为CHP设备、燃气轮机和热力锅炉消耗的天然气量，PG...

【专利技术属性】
技术研发人员：程玉林，王振福，常英，王锋，赵霁辉，李溪龙，段建东，孙茜，脱利浩，
申请(专利权)人：华能定边新能源发电有限公司，西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61