基于多主多从博弈的综合能源服务商零售套餐设计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于多主多从博弈的综合能源服务商零售套餐设计方法，属于电力系统运营和能源规划技术领域，针对综合能源服务商这一主体，基于综合能源服务商与多类型能源用户之间的多主多从博弈架构，结合激励手段和价格信号为综合能源服务商设计了多样化的多能零售套餐。包含综合能源服务商与能源供应商、多类型能源用户之间交易的电力

Retail package design method of integrated energy service providers based on multi master and multi slave game

【技术实现步骤摘要】
基于多主多从博弈的综合能源服务商零售套餐设计方法


[0001]本专利技术属于电力系统运营和能源规划
，具体涉及一种基于多主多从博弈的综合能源服务商零售套餐设计方法。

技术介绍

[0002]随着国内坚强智能电网和泛在电力物联网的深度融合以及新电改步伐的加快，综合能源系统提供零售服务逐渐成为研究热点。已有研究指出，相较于传统的电力、天然气等单一能源提供服务，综合能源零售服务具有综合、全局、双向、泛在等优势，能够实现对能源的协同优化、对产业链的全面整合。因此，综合能源提供零售服务将成为未来直面用户的主导能源提供形式。综合能源系统(Integrated Energy System，IES))可同时提供电、热、气等多种能源，能够提高可再生能源消纳率，并提高系统的能源利用率，因此受到广泛关注。
[0003]在综合能源系统内，参与主体包括制定能源价格的能源供应商、综合能源服务商和选择购能的多类型能源用户。目前，针对综合能源系统，即使不断有新的业务形式、实现路径或商业模式被提出，国内现阶段对于综合能源服务的研究也仍处于概念阶段，与国外相比仍有一段距离。许多零售商和综合能源商对如何发展综合能源零售服务以适应未来市场环境的变化感到迷茫，综合能源系统的运营优化尚缺乏有效的技术手段，综合能源服务商的零售套餐存在较大局限。
[0004]因此，现阶段需设计一种基于多主多从博弈的综合能源服务商零售套餐设计方法，来解决以上问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种基于多主多从博弈的综合能源服务商零售套餐设计方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，如：针对综合能源系统，即使不断有新的业务形式、实现路径或商业模式被提出，国内现阶段对于综合能源服务的研究也仍处于概念阶段，与国外相比仍有一段距离。许多零售商和综合能源商对如何发展综合能源零售服务以适应未来市场环境的变化感到迷茫，综合能源系统的运营优化尚缺乏有效的技术手段，综合能源服务商的零售套餐存在较大局限。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0007]一种基于多主多从博弈的综合能源服务商零售套餐设计方法，包括以下步骤：
[0008]采用基于多主多从Stackelberg博弈的双层随机优化模型，对综合能源服务商与用户之间的迭代互动进行建模，其中综合能源服务商为主方，用户为从方；其中，
[0009]在上层模型中，利用条件风险价值法对综合能源服务商进行风险评估，以结合风险因素的综合能源服务商效益最大化为目标，考虑购售能量平衡、各交易机制下的购能量限制、套餐价格和风险评估辅助变量约束，构建主方购售能组合决策模型；
[0010]在下层模型中，分析用户对用电/气方式、用电/气成本的满意度，以用户用能综合满意度最大化为目标，考虑能源需求限制、能量平衡和天然气购买限制约束，构建从方能源
零售套餐选择模型，从而形成多主多从博弈互动格局；
[0011]在模型求解算法部分，采用分布式算法来求解多主多从Stackelberg博弈的纳什均衡解，利用粒子群优化算法和CPLEX求解器对各博弈主体的优化模型进行求解。
[0012]进一步的，综合能源服务商与能源供应商之间的购能具体如下：
[0013]综合能源服务商通过参与日前市场交易或与发电商签订双边合同的方式购电，其中双边合同用于保证电力供应，而参与日前市场集中交易用于避免由于用户用电波动造成的购售电量不平衡的情况；考虑到日前市场出清电价的不确定性，基于随机规划理论，采用蒙特卡洛模拟法构造实时市场电价场景集，利用K
‑
means算法进行场景缩减，从而得到典型场景集；另外，综合能源服务商同样通过与天然气公司签订双边合同的方式购买天然气；因此，各综合能源服务商的购电/气成本的数学表达如下所示：
[0014][0015][0016]其中，为综合能源服务商i在场景ω下的购电成本；为综合能源服务商i的购气成本；为电力双边合同k的价格；为t时段场景ω下日前市场出清电价；为通过双边合同k销售给综合能源服务商的气价；为综合能源服务商i通过双边合同k的购电量；为场景ω下t时段综合能源服务商i通过日前市场的购电量；为综合能源服务商i通过双边合同购买天然气量；为综合能源服务商i签订的电力双边合同的数量；为综合能源服务商i签订天然气双边合同数量；
[0017]综合能源服务商与多能用户之间的购能具体如下：
[0018]综合能源服务商向不同类型的多能用户销售电能和天然气；考虑到不同类型的多能用户对电力和天然气的需求量差异，因此综合能源服务商同样需要设计多类型能源零售套餐，以满足多样化的能源需求情况；在电
‑
气零售市场中，零售套餐既存在电
‑
气零售套餐，又存在电力零售套餐；用户可同时选择多个综合能源服务商来购买多类型能源；
[0019]提供五类能源零售套餐，套餐II和III为电力零售套餐，套餐I、IV和V为电
‑
气零售套餐。
[0020]进一步的，套餐I为峰谷分时电价套餐，具体如下：
[0021]划分用户用电峰时段为8:00
‑
12:00、17:00
‑
21:00，平时段为12:00
‑
17:00、21:00
‑
24:00，谷时段为0:00
‑
8:00；各时段电价表示如下：
[0022][0023]其中，为峰谷分时电
‑
气价套餐在t时段针对n类用户的售电价格；
分别为该套餐在峰、平、谷时段针对n类用户的电价；T
K
、T
F
、T
V
分别对应峰、平、谷时段；
[0024]峰谷分时气价的数学表达具体如下：
[0025][0026]其中，为峰谷分时电
‑
气价套餐在t时段针对n类用户的售气价格；气价套餐在t时段针对n类用户的售气价格；分别为该套餐在峰、平、谷时段针对n类用户的气价；
[0027]套餐I为综合能源服务商i带来的收益V
i,I
表示为：
[0028][0029]其中，为用户j从综合能源服务商i处通过套餐I购买电、天然气的成本；N
U
为用户总数量；T
M
为月度时段；为n类用户j在t时段通过综合能源服务商i购买的电、气量。
[0030]进一步的，套餐II为昼夜用电捆绑套餐，具体如下：
[0031]设定21:00
‑
6:00为夜间用电、其余时间为白天用电；各时段电价和夜间用电超额量表示如下：
[0032][0033][0034]其中，为昼夜用电捆绑套餐在t时段针对n类用户的售电价格；分别为白天、夜间时段针对n类用户的电价；T
D
、T
N
分别对应白天、夜间时段；为夜间用电限定值；为n类用户j的夜间用电超额量；
[0035]套餐II为综合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多主多从博弈的综合能源服务商零售套餐设计方法，其特征在于，包括以下步骤：采用基于多主多从Stackelberg博弈的双层随机优化模型，对综合能源服务商与用户之间的迭代互动进行建模，其中综合能源服务商为主方，用户为从方；其中，在上层模型中，利用条件风险价值法对综合能源服务商进行风险评估，以结合风险因素的综合能源服务商效益最大化为目标，考虑购售能量平衡、各交易机制下的购能量限制、套餐价格和风险评估辅助变量约束，构建主方购售能组合决策模型；在下层模型中，分析用户对用电/气方式、用电/气成本的满意度，以用户用能综合满意度最大化为目标，考虑能源需求限制、能量平衡和天然气购买限制约束，构建从方能源零售套餐选择模型，从而形成多主多从博弈互动格局；在模型求解算法部分，采用分布式算法来求解多主多从Stackelberg博弈的纳什均衡解，利用粒子群优化算法和CPLEX求解器对各博弈主体的优化模型进行求解。2.如权利要求1所述的一种基于多主多从博弈的综合能源服务商零售套餐设计方法，其特征在于，综合能源服务商与能源供应商之间的购能具体如下：综合能源服务商通过参与日前市场交易或与发电商签订双边合同的方式购电，其中双边合同用于保证电力供应，而参与日前市场集中交易用于避免由于用户用电波动造成的购售电量不平衡的情况；考虑到日前市场出清电价的不确定性，基于随机规划理论，采用蒙特卡洛模拟法构造实时市场电价场景集，利用K
‑
means算法进行场景缩减，从而得到典型场景集；另外，综合能源服务商同样通过与天然气公司签订双边合同的方式购买天然气；因此，各综合能源服务商的购电/气成本的数学表达如下所示：各综合能源服务商的购电/气成本的数学表达如下所示：其中，为综合能源服务商i在场景ω下的购电成本；为综合能源服务商i的购气成本；为电力双边合同k的价格；为t时段场景ω下日前市场出清电价；为通过双边合同k销售给综合能源服务商的气价；为综合能源服务商i通过双边合同k的购电量；为场景ω下t时段综合能源服务商i通过日前市场的购电量；为综合能源服务商i通过双边合同购买天然气量；为综合能源服务商i签订的电力双边合同的数量；为综合能源服务商i签订天然气双边合同数量；综合能源服务商与多能用户之间的购能具体如下：综合能源服务商向不同类型的多能用户销售电能和天然气；考虑到不同类型的多能用户对电力和天然气的需求量差异，因此综合能源服务商同样需要设计多类型能源零售套餐，以满足多样化的能源需求情况；在电
‑
气零售市场中，零售套餐既存在电
‑
气零售套餐，又存在电力零售套餐；用户可同时选择多个综合能源服务商来购买多类型能源；
提供五类能源零售套餐，套餐II和III为电力零售套餐，套餐I、IV和V为电
‑
气零售套餐。3.如权利要求2所述的一种基于多主多从博弈的综合能源服务商零售套餐设计方法，其特征在于，套餐I为峰谷分时电价套餐，具体如下：划分用户用电峰时段为8:00
‑
12:00、17:00
‑
21:00，平时段为12:00
‑
17:00、21:00
‑
24:00，谷时段为0:00
‑
8:00；各时段电价表示如下：其中，为峰谷分时电
‑
气价套餐在t时段针对n类用户的售电价格；气价套餐在t时段针对n类用户的售电价格；分别为该套餐在峰、平、谷时段针对n类用户的电价；T
K
、T
F
、T
V
分别对应峰、平、谷时段；峰谷分时气价的数学表达具体如下：其中，为峰谷分时电
‑
气价套餐在t时段针对n类用户的售气价格；气价套餐在t时段针对n类用户的售气价格；分别为该套餐在峰、平、谷时段针对n类用户的气价；套餐I为综合能源服务商i带来的收益V
i,I
表示为：其中，为用户j从综合能源服务商i处通过套餐I购买电、天然气的成本；N
U
为用户总数量；T
M
为月度时段；为n类用户j在t时段通过综合能源服务商i购买的电、气量。4.如权利要求3所述的一种基于多主多从博弈的综合能源服务商零售套餐设计方法，其特征在于，套餐II为昼夜用电捆绑套餐，具体如下：设定21:00
‑
6:00为夜间用电、其余时间为白天用电；各时段电价和夜间用电超额量表示如下：示如下：其中，为昼夜用电捆绑套餐在t时段针对n类用户的售电价格；分别为
白天、夜间时段针对n类用户的电价；T
D
、T
N
分别对应白天、夜间时段；为夜间用电限定值；为n类用户j的夜间用电超额量；套餐II为综合能源服务商i带来的收益V
i,II
表示为：其中，为昼夜用电捆绑的参数；为用户j从综合能源服务商i处通过套餐II购电成本。5.如权利要求4所述的一种基于多主多从博弈的综合能源服务商零售套餐设计方法，其特征在于，套餐III为峰谷惩罚补偿套餐，具体如下：定义月度峰谷超额系数来衡量用户的峰谷差：其中，ε
i,j,n
为n类用户j的月度峰谷超额系数；分别为套餐III规定的峰、谷时段的月度用电限定值；选择套餐III的用户按照基础电费+惩罚补偿费用支付月度用电费，其中基础电费按照基础电价计费，而惩罚补偿费用按照峰谷超额系数和超额电价计费；当用户的峰谷超额系数ε
i,j,n
为正且大于边界参数ε
III
，对于用户来说需支付惩罚费用，同时峰谷超额系数越大，惩罚费用越大；而当用户的峰谷超额系数ε
i,j,n
为负且小于边界参数
‑
ε
III
，对于用户来说相当于获得补偿费用，同时峰谷超额系数越小，补偿费用越大；当用户峰谷超额系数ε
i,j,n
介于边界参数
‑
ε
III
与ε
III
之间时，则既无惩罚又无补偿；套餐III为综合能源服务商i带来的收益V
i,III
表示为：其中，为该套餐针对n类用户的基础电价；为该套餐针对n类用户的惩罚、补偿电价；为用户j从综合能源服务商i处通过套餐III购电成本。6.如权利要求5所述的一种基于多主多从博弈的综合能源服务商零售套餐设计方法，其特征在于，套餐IV为阶梯递增电价和配额气价套餐，具体如下：将用户的用电量设置为若干档，在阶梯递增电价的各档实行不同的电量标准和电价标准，该套餐的电价表达如下：
其中，分别为针对n类用户的第一、二档用电量上限；分别为针对n类用户的第一、二档用电量上限；分别为该套餐针对n类用户三个档位的电价；为n类用户j从综合能源服务商i处购买的月度...

【专利技术属性】
技术研发人员：高红均，潘虹锦，贺帅佳，马望，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：