一种基于合作博弈的服务多用户的共享储能优化充放电策略制造技术

本发明专利技术公开了一种基于合作博弈的服务多用户的共享储能优化充放电策略，包括合作博弈模型的建立、共享储能优化充放电策略、联盟稳定性分析以及收益分配策略四个组成部分，本发明专利技术的基于合作博弈的服务多用户的共享储能优化充放电策略将工业用户和共享储能采用合作方式组成联盟，在两部制电价体系下，基于对用户负荷曲线的预测，提出共享储能优化充放电策略和基于参与者边际贡献的分配策略，通过最大化联盟支付和对联盟支付的适当分配来实现个体利益最大化。体利益最大化。体利益最大化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于合作博弈的服务多用户的共享储能优化充放电策略


[0001]本专利技术涉及电力储能优化调度方法，尤其涉及一种基于合作博弈的服务多用户的共享储能优化充放电策略。

技术介绍

[0002]目前国内的用电工业大户大多采用两部制电价，即基本电价和电度电价。所谓基本电价是指按用户用电容量计算的电价，所谓电度电价是指按用户用电度数计算的电价。两部制电力用户的基本电费可以自愿选择按变压器容量、合同最大需量、实际最大需量缴纳。
[0003]随着未来用电成本的提高，工业用户通过配置储能节约成本的意愿大大加强。现有的用户侧储能大多采用“合同能源管理”模式，安装于用户电表内，服务于单个用户，基本上只能通过峰谷价差获利，存在收益模式单一、投资回收期长等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术就是针对上述问题，提出一种基于合作博弈的服务多用户的共享储能优化充放电策略，用以解决上述问题。
[0005]为达到上述技术目的，本专利技术采用了一种基于合作博弈的服务多用户的共享储能优化充放电策略，包括合作博弈模型的建立、共享储能优化充放电策略、联盟稳定性分析以及收益分配策略四个组成部分；
[0006]所述合作博弈属于特征函数博弈，特征函数博弈问题为一个二元组G＝<N， v>，其中N＝{1,2,
…
,n}是博弈参与者编号的集合；v：P0(N)
→
R为合作博弈的特征函数，对于N的任一子集v(C)表示C中所有参与者形成的联盟总收益。P0(N)表示编号集合N的所有子集构成的集合；
[0007]所述共享储能优化充放电策略的目标函数为：v(C)＝I
CAP
+I
QUA
；式中： v(C)
‑
联盟C的特征函数，I
CAP
‑
节省用户容量电费收益，I
QUA
‑
节省用户电量电费收益。
[0008]作为本专利技术之优选，所述合作博弈模型的建立包括：参与者集合、支付以及特征函数三部分，其中，在参与者集合部分，工业用户、共享储能为该博弈的参与者，假设有n个工业用户，用U1、U2，
…
U
n
表示，共享储能用B表示，则可表示为：N＝{U1，U2，
…
，U
n
，B}；
[0009]所述支付是基于全寿命周期的理念，设计参与者支付，将其定义为参与者的全寿命周期收入与全寿命周期费用之差。假定至少有一个用户和储能构成联盟；
[0010]所述特征函数以v表示，特征函数v为每一个联盟赋予联盟价值，记作v(C)，联盟价值为联盟中成员合作创造的额外收益，即该联盟中所有成员合作创造的总支付与该联盟中成员各自为政的支付和之差：联盟中成员各自为政的支付和之差：式中，v(C)
‑
联盟中成员合作创造的额外收益，I
C
‑
联盟C 的支付，I
i
‑
参与者i的支付，对任何仅有一个参与者的联盟，其联盟价值为零。
[0011]作为本专利技术之进一步优选，所述共享储能优化充放电策略还包括一约束条件，所述约束条件具体包括：
[0012](1)充放电功率约束：假设储能最大充放电功率等于其额定功率，则在充放电过程中，满足：
[0013]式中：P
c
(t)、P
d
(t)
‑
示t时段电池储能充电功率和放电功率；
[0014]P
N
‑
储能系统额定功率。
[0015](2)荷电状态约束：假设充电起始荷电状态为10％，充电结束荷电状态为 100％，放电结束时荷电状态和充电起始荷电状态相等， SOC(t)＝SOC(t
‑
1)+η
c
×
P
c
(t)
‑
P
d
(t)/η
d
，式中，SOC(t)和SOC(t
‑
1)分别为t时段、 t
‑
1时段电池储能的荷电状态，η
c
和η
d
分别为电池储能的充电效率和放电效率，P
c
(t)和P
d
(t)表示t时段电池储能充电功率和放电功率。
[0016]作为本专利技术之更进一步优选，所述联盟稳定性分析是指假设一个超可加性博弈G＝<N，v>在总联盟结构下的分配向量x＝(x1，x2，
…
，x
n
)是稳定的，其满足如下3类约束：
[0017](1)整体理性约束：∑
i∈N
x
i
＝v(N)
[0018](2)个体理性约束：∑
i∈C
x
i
≥v(c)，
[0019](3)非负性约束x
i
≥0。
[0020]作为本专利技术之更进一步优选，所述收益分配策略用Shapley值表示，所述Shapley值是基于参与者边际贡献的分配策略，参与者i的Shapley 值定义如下：
[0021]式中：
‑
成员i从总体利益v(N)所分得的利益，n
‑
加入联盟的用户数量，S
‑
不同成员组成不同的联盟，记为S，S是N的子集；，N
‑
博弈参与者编号的集合，N＝{1，2，
…
，n}；|S|
‑
表示联盟S所包含的成员数， v(S)
‑
表示S中所有参与者形成的联盟的总收益，S\{i}
‑
表示从集合S中删除元素i后的集合。
[0022]本专利技术的基于合作博弈的服务多用户的共享储能优化充放电策略将工业用户和共享储能采用合作方式组成联盟，在两部制电价体系下，基于对用户负荷曲线的预测，提出共享储能优化充放电策略和基于参与者边际贡献的分配策略，通过最大化联盟支付和对联盟支付的适当分配来实现个体利益最大化。
附图说明
图1所示为本专利技术中某省2个工业用户典型日负荷曲线图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。
[0024]实施例：
[0025]一种基于合作博弈的服务多用户的共享储能优化充放电策略，包括合作博弈模型的建立、共享储能优化充放电策略、联盟稳定性分析以及收益分配策略四个组成部分；
[0026]在本专利技术中，所提到的合作博弈属于特征函数博弈，特征函数博弈问题为一个二元组G＝<N，v>，其中N＝{1,2,
…
,n}是博弈参与者编号的集合；v： P0(N)
→
R为合作博弈的
特征函数，对于N的任一子集v(C)表示C中所有参与者形成的联盟总收益。P0(N)表示编号集合N的所有子集构成的集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于合作博弈的服务多用户的共享储能优化充放电策略，其特征在于，包括合作博弈模型的建立、共享储能优化充放电策略、联盟稳定性分析以及收益分配策略四个组成部分；所述合作博弈属于特征函数博弈，特征函数博弈问题为一个二元组G＝<N，v>，其中N＝{1,2,
…
,n}是博弈参与者编号的集合；v：P0(N)
→
R为合作博弈的特征函数，对于N的任一子集v(C)表示C中所有参与者形成的联盟总收益。P0(N)表示编号集合N的所有子集构成的集合；所述共享储能优化充放电策略的目标函数为：v(C)＝I
CAP
+I
QUA
；式中：v(C)—联盟C的特征函数，I
CAP
—节省用户容量电费收益，I
QUA
—节省用户电量电费收益。2.如权利要求1所述的一种基于合作博弈的服务多用户的共享储能优化充放电策略，其特征在于，所述合作博弈模型的建立包括：参与者集合、支付以及特征函数三部分，其中，在参与者集合部分，工业用户、共享储能为该博弈的参与者，假设有n个工业用户，用U1、U2，
…
U
n
表示，共享储能用B表示，则可表示为：N＝{U1，U2，
…
，U
n
，B}；所述支付是基于全寿命周期的理念，设计参与者支付，将其定义为参与者的全寿命周期收入与全寿命周期费用之差。假定至少有一个用户和储能构成联盟；所述特征函数以v表示，特征函数v为每一个联盟赋予联盟价值，记作v(C)，联盟价值为联盟中成员合作创造的额外收益，即该联盟中所有成员合作创造的总支付与该联盟中成员各自为政的支付和之差：v(C)＝I
C
‑
∑
i∈C
I
i
，式中，v(C)
‑
联盟中成员合作创造的额外收益，I
C
‑
联盟C的支付，I
i
‑
参与者i的支付，对任何仅有一个参与者的联盟，其联盟价值为零。3.如权利要求1所述的一种基于合作博弈的服务多用户的共享储能优化充放电策略，其特征在于，所述共享储能优化充放电策略还包括一约束条件，所述约束条件具体包括：(1)充放电功率约束：假设储能最大充放电功...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国静，李琥，李冰洁，葛毅，李泽森，史静，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：