一种基于改进粒子群算法的区域综合能源系统多主体非合作博弈优化调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于改进粒子群算法的区域综合能源系统多主体非合作博弈优化调度方法。其包括收集所研究区域各片区内日24小时的冷、热、电负荷数据；含有多个综合能源站的区域综合能源系统模型构建；区域综合能源系统多主体非合作博弈优化调度模型的建立；利用改进粒子群算法求解模型；得出各IES的最优调度方案等步骤。本发明专利技术提供的基于改进粒子群算法的区域综合能源系统多主体非合作博弈优化调度方法能够使各IES主体根据自身及相邻IES的运行信息作出相应决策，制定最优出力和电能互动计划，既提高了各主体的运行经济性，又保障了系统整体的经济性和运行效率，且保证了运算速度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进粒子群算法的区域综合能源系统多主体非合作博弈优化调度方法


[0001]本专利技术涉及综合能源系统调度
，尤其是涉及一种基于改进粒子群算法的区域综合能源系统多主体非合作博弈优化调度方法。

技术介绍

[0002]区域综合能源系统(Regional Intergrated Energy System，RIES)是区域内微能源网络的综合能源系统。综合能源站(Integrated Energy Station，IES)是区域综合能源系统的核心环节，它集成了冷热电联供机组、电转气系统、热泵、储能等区域性能源设备，并结合了区域内分布式新能源、电动汽车集群等可控负荷，可为用户提供可靠、经济的能源供应。
[0003]现代配电网的发展方向是主动管理分布式电源，与下属微电网积极互动。以RIES的形式管理多能源系统，并将其接入主动配电网，可以起到电力支持、削峰填谷的作用，使主动配电网不必面对众多不同类型的能源供应单元。如何实现RIES和主动配电网的协调调度和一体化运行是目前急需解决的重要问题之一。
[0004]目前，针对区域综合能源系统运行优化方面的研究己取得阶段性成果，但是仍然存在许多不足，例如现有研究成果中的区域综合能源系统大多考虑将多个IES集中为一个独立的主体，采用整体式调度模式来进行研究。这种优化对于实现系统内资源的统一管理具有意义。然而，现实中各IES通常属于不同的利益主体，各自拥有不同的利益需求，如何在兼顾各方主体利益的前提下实现多综合能源系统的协调运行成为需要研究的重要问题。如果有方法能有针对性解决上述问题，无疑会对区域综合能源系统运行的优化具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种基于改进粒子群算法的区域综合能源系统多主体非合作博弈优化调度方法。
[0006]本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为：
[0007]一种基于改进粒子群算法的区域综合能源系统多主体非合作博弈优化调度方法，包括按顺序执行的下列步骤：
[0008]步骤(1)收集整理数据：收集包括所研究区域各IES片区一天内24h的冷、热、电负荷功率数据，电、天然气价格，设备运行参数、风电出力、光伏出力等基础数据；
[0009]步骤(2)系统模型构建：在Matlab建模界面中建立含有多个IES的区域综合能源系统的供能数学模型；
[0010]步骤(3)区域综合能源系统多主体非合作博弈优化调度模型的建立：确定涉及参与主体的效用函数、约束条件以及整体博弈均衡条件；各IES主体以调度周期内日运行总费用最低为目标函数，其组成项包括与配电网购/售电费用、购气费、设备运行维护费用和与
其有电能互联的IES主体之间购/售电费用；运行约束条件包括电、冷、热功率平衡约束，设备出力上下限约束，外网传输功率限制等。
[0011]步骤(4)利用改进粒子群算法求解上述模型：包括粒子群算法的构建、最优折中解的选取以及对参数进行初始化；区域综合能源系统多主体非合作博弈优化调度模型是一个多目标优化问题，为提高求解速度，本专利技术采用粒子群算法进行求解，在粒子群优化算法中，根据全局最优和个体最优引导速度和位置的更新来搜索空间中的多个粒子，共同进化，找到最优解。粒子群优化的关键是如何确定问题的非劣解，保持解集的多样性，最终得到一组Pareto最优解集。改进粒子群优化算法利用外部档案存储种群信息，选择个体和全局最优，并在每次迭代中更新全局最优档案。当达到最大迭代次数时，它就是所求问题的Pareto最优解集。
[0012]由于多个目标函数相互制约、相互竞争且不具有可比性，因此有必要在Pareto最优解集中找到一组折中解作为最优结果。本申请采用平衡考虑所有目标函数的决策方法，将每个Pareto最优解对应的多个目标函数值转化为一个目标函数值进行比较，用于选择最优折中解。
[0013]对参数进行初始化，包括粒子群最大进化次数、种群粒子总数、最大速度、惯性系数、加速常数等。
[0014]步骤(5)输出各IES主体的最优调度方案以及各主体运行总成本。
[0015]进一步地，在步骤(3)中，所述区域综合能源系统多主体非合作博弈优化调度模型的建立方法包括下列步骤：
[0016]步骤(3.1)确定参与主体的效用函数：区域综合能源系统中各IES主体以其日运行总费用C
i
最低为目标函数，包括与配电网购/售电费用C
e，i
、购气费C
g，i
、设备运行维护费用C
rm，i
和与其有电能互联的IES主体之间购/售电费用C
mg，i
，即
[0017]U
i
＝minC
i
＝C
e，i
+C
g，i
+C
rm，i
+C
mg，i
(1)
[0018]其中：
[0019][0020]式中：为时段t第i个IES主体与配电网交互电功率的电价；为时段t第i个IES主体与配网交互的电功率；H为调度周期；
[0021][0022]式中：为第i个IES主体购买天然气的单位热值价格；
[0023][0024]式中：k
j
为设备j单位时段单位功率运行维护费用；为第i个IES主体内设备j的输出功率；n为设备的种类总数；
[0025][0026]式中：s为与第i个IES主体有电能互联的IES主体的个数；为t时段IES主体/向与
其相邻IES主体的售电电价；为t时段IES主体/向第i个IES主体传输的电功率；为t时段第i个IES主体向与其相邻IES主体的售电电价；为t时段第i个IES主体向IES主体/传输的电功率；
[0027]步骤(3.2)确定约束条件：包括各个IES内冷、热、电能平衡约束，设备出力约束，与配电网交互功率约束以及相邻IES间交互功率约束；
[0028]电功率平衡约束如公式(6)所示：
[0029][0030]冷功率平衡约束如公式(7)所示：
[0031][0032]热功率平衡约束如公式(8)所示：
[0033][0034]式中：分别为第i个IES内的电、冷、热负荷功率；为可以消纳的光伏输出电功率；为可以消纳的风机输出电功率；
[0035]设备出力上下限约束如公式(9)所示：
[0036][0037]式中：为第i个IES主体第t时刻设备k消耗(或生产的)电功率；为第i个IES主体第t时刻设备k消耗(或生产的)冷(或热)功率；
[0038]步骤(3.3)整体博弈均衡条件的确定：若上述的博弈模型存在Nash均衡点，则应满足式(10)：
[0039][0040]式中：为各参与者的策略集；
[0041]进一步地，所述的粒子群算法的构建具体为构建粒子群算法模型：在粒子群优化算法中，搜索空间中的多个粒子协同进化，根据全局最优和个体最优指导速度和位置的更新来寻找最优解。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进粒子群算法的区域综合能源系统多主体非合作博弈优化调度方法，其特征在于：包括按顺序执行的下列步骤：步骤(1)收集整理数据：收集包括区域各IES片区一天内的冷、热、电负荷功率数据，电、天然气价格，设备运行参数、风电出力、光伏出力基础数据；步骤(2)系统模型构建：在Matlab建模界面中建立含有多个IES的区域综合能源系统的供能数学模型；步骤(3)区域综合能源系统多主体非合作博弈优化调度模型的建立：确定涉及参与主体的效用函数、约束条件以及整体博弈均衡条件；步骤(4)利用改进粒子群算法求解上述模型：包括粒子群算法的构建、最优折中解的选取以及对参数进行初始化；步骤(5)输出各IES主体的最优调度方案以及各主体运行总成本。2.根据权利要求1所述的一种基于改进粒子群算法的区域综合能源系统多主体非合作博弈优化调度方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述区域综合能源系统多主体非合作博弈优化调度模型的建立方法包括下列步骤：步骤(3.1)确定参与主体的效用函数：区域综合能源系统中各IES主体以其日运行总费用C
i
最低为目标函数，包括与配电网购/售电费用C
e，i
、购气费C
g，i
、设备运行维护费用C
rm，i
和与其有电能互联的IES主体之间购/售电费用C
mg，i
，即U
i
＝minC
i
＝C
e，i
+C
g，i
+C
rm，i
+C
mg，i
(1)其中：式中：为时段t第i个IES主体与配电网交互电功率的电价；为时段t第i个IES主体与配网交互的电功率；H为调度周期；式中：为第i个IES主体购买天然气的单位热值价格；式中：k
j
为设备j单位时段单位功率运...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，
申请(专利权)人：无锡机电高等职业技术学校，
类型：发明
国别省市：