一种考虑多主体博弈的多能配电系统网储协同规划方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑多主体博弈的多能配电系统网储协同规划方法。主要内容包括分析差异化利益主体，确定博弈规划过程中的利益权归属及各主体差异化诉求；针对多能配电系统，分别建立电网公司投资运行决策层模型、分布式能源站运行决策层模型和电力负荷用能决策层模型；使用KKT条件、Big

【技术实现步骤摘要】
一种考虑多主体博弈的多能配电系统网储协同规划方法


[0001]本专利技术涉及考虑多主体博弈的多能配电系统网储协同规划方法，适用于配电系统规划中对各类新型可控元素的规划建设工作，属于配电网领域。

技术介绍

[0002]在我国“双碳”承诺提出的大背景下，传统配电网将逐步向多种能源类型协同互补的新型配电系统发展。新型配电系统“源网荷储”四方面协调快速发展使配电系统各类型元素数目增多、运维主体增多，源荷互动愈发深入、运行特性变得愈发复杂，各主体均有各自的利益诉求，同时也需要承担维护系统高效运行的重要任务。兼顾不同主体所具有的特定利益诉求的实际需要给配电系统精细化规划带来了新的难题，具体体现为分布式能源站的建设容易导致尖峰负荷增大、线路负载率超出安全标准，分布式光伏的接入导致线路潮流峰谷差率增大，需要接入储能装置提高系统运行水平，这些问题导致了电网规划投资成本的增加。
[0003]针对上述问题，国内外学者针对不同博弈主体的源网荷储协同规划策略展开了研究。部分学者分别以配电网投资运营商和综合能源系统投资运营商为博弈的上下层，通过主从博弈规划方法提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑多主体博弈的多能配电系统网储协同规划方法，其特征在于，包括以下具体步骤：(1)考虑电网公司、分布式能源站和电力用户的可决策资源及彼此间的运行层次关系，确定博弈的主体层为电网公司投资运行决策层、客体层为分布式能源站投资运行决策层和电力用户用能决策层，以建立网储协同博弈规划模型；(2)以电网公司投资运行总成本最小为目标函数、配电系统多要素运行情况为约束，建立电网公司投资运行决策层模型作为博弈规划模型主体层；(3)以分布式能源站的投资运行成本最小为目标函数，各设备运行需求为约束，建立分布式能源站投资运行决策层模型，再以电力用户购电费用最小为目标函数建立电力负荷用能决策层模型，以建立的分布式能源站和电力负荷模型作为博弈规划模型客体层；(4)先分别写出步骤(3)建立的分布式能源站和电力负荷层模型的KKT条件，再使用Big
‑
M法以及双线性替换方法，将步骤(2)、(3)建立的电网公司、分布式能源站和电力负荷三方模型组成的网储协同博弈规划模型转换为单层混合整数线性规划模型，并对单层混合整数线性规划模型进行求解，获取兼顾多方利益的最优网储协同博弈规划方案。2.根据权利要求1所述的一种考虑多主体博弈的多能配电系统网储协同规划方法，其特征在于，电网公司投资运行决策层模型，包括：(1)目标函数：min C
DRO
＝C
line
+C
ess
+C
ele,IES
+C
buy,ups
‑
C
sell,load
具体计算公式为：具体计算公式为：具体计算公式为：具体计算公式为：具体计算公式为：其中，C
DRO
为电网公司投资运行总成本，C
line
为线路扩容的等年值费用，C
ess
为储能装置的等年值建设费用，C
ele,IES
为电网公司从分布式能源站购电的费用，C
buy,ups
为电网公司向上级电网购电的费用，C
sell,load
为电网公司向电力用户售电的收益；η
line
、d
line
和m
line
分别表示线路的运维成本系数、折现率和寿命，l
line
是线路长度，K为所有线路的集合；η
ess
、d
ess
和m
ess
分别表示储能设备的运维成本系数、折现率和寿命，N
node
为所有节点的集合；c
line,k
、c
s,ess
、c
p,ess
、c
t
、c
buy
分别表示线路k扩容单位长度的费用、储能装置单位容量的费用、储能装置单位有功功率的费用、实时电价、电网公司从上级电网购电的单位成本；a
line,k
和a
ess,i
均为0
‑
1变量，分别表示k线路是否扩容和i节点是否安装储能装置；S
i,ess
和P
i,ess
分别表示i节点处储能装置的额定容量和有功功率；P
GT,t
表示t时刻燃气轮机的发电量，P
EC,t
和P
HP,t
分别表示t时刻常规冷机和电锅炉的用电量；P
load,i,t
和P
ess,i,t
分别表示t时刻i节点的负荷用电量和储
能充电量；P
DG,i,t
表示分布式电源的有功出力；(2)约束条件：考虑多主体博弈的多能配电系统网储协同规划在电网公司投资运行决策层的约束条件包括线性潮流约束、运行安全约束、电储能运行约束以及实时电价约束；
①
线性潮流约束：线性潮流约束：U
j,t
＝U
i,t
‑
(R
ij
P
ij,t
+X
ij
Q
ij,t
)其中，P
ij,t
、Q
ij,t
、I
ij,t
分别表示t时刻ij节点间线路始端流过的有功功率、无功功率和电流；R
ij
、X
ij
表示ij节点间线路的电阻和电抗；P
jk,t
、Q
jk,t
分别表示jk节点间线路的有功功率和无功功率；P
j
、Q
j
分别表示节点j处流出的有功功率和无功功率；U
j,t
表示节点j的电压；a(j)和b(j)分别表示j节点前的关联节点集合和j节点后的关联节点集合；
②
运行安全约束：其中，S
ij
为线路额定容量，η
N
‑1为满足N
‑
1安全约束下设定的线路负载率；
③
电储能运行约束：储能装置在运行约束中受储能充放电功率限制约束、储能容量时序约束、调度周期充放电平衡约束以及荷电状态约束，具体如下：
‑
P
ess,i,max
≤P
ess,i,t
≤P
ess,i,max
S
ess,i,t
+P
ess,i,t
＝S
ess.i.t+1
S
ess,i,0
＝S
ess,i,T
SOC
min
≤SOC
t
≤SOC
max
其中，P
ess,i,t
为t时刻储能充放电功率，为正值时表示充电，对电网来说相当于负荷；P
ess,i,max
为最大充放电功率；S
ess,i,t
为t时刻储能设备的电量，S
ess,i,0
和S
ess,i,T
分别表示开始时刻和结束时刻的储能电量；S
ess,i,max
为i节点处储能装置的额定容量；SOC
t
、SOC
max
和SOC
min
分别表示储能荷电状态及其上下限；
④
实时电价约束：c
buy
≤c
t
≤c
max
式中，c
max
表示最高实时电价约束。3.根据权利要求1所述的一种考虑多主体博弈的多能配电系统网储协同规划方法，其特征在于，分布式能源站投资运行决策层模型，包括：(1)目标函数：min C
IES
＝C
ele,DRO
+C
buy,gas
+C
tax
‑
C
sell,c
‑
C
sell,h
具体计算公式为：具体计算公式为：具体计算公式为：具体计算公式为：具体计算公式为：其中，C
IES
为分布式能源站投资运行总成本，C
ele,DRO
为向电网公司售电收益的负值，C
buy,gas
为燃气轮机消耗天然气的购入费用，C
tax
为燃气轮机的碳税，C
sell,c
和C
sell,h
分别为分布式能源站向冷热负荷供冷和供热的收益；c
t
、c
gas
、c
carbon
、c
energy
分别为实时电价、天然气单位购气成本、单位碳税、冷热能单位售价；P
GT,t
表示t时刻燃气轮机的发电量，P
EC,t
和P
HP,t
分别表示t时刻常规冷机和电锅炉的用电量；F
GT,t
表示t时刻天然气消耗量，L
c,t
表示t时刻常规冷机产生的冷能，L
HP,h,t
和L
GT,h,T
分别表示t时刻电锅炉产生和燃气轮机回收利用的热能；(2)约束条件：考虑多主体博弈的多能配电系统网储协同规划在分布式能源站投资运行决策层的约束条件包括燃气轮机、常规冷机和电锅炉的用能模型、蓄冷蓄热装置运行约束、能量平衡约束以及设备运行约束；
①
各设备用能模型：考虑燃气轮机、常规冷机和电锅炉三种设备：<1>燃气轮机：1)燃气轮机产生电量：P
GT,t
＝η
GT
F
GT,t
2)燃气轮机可利用回收的热能：L
GT,h,t
＝η
GT,h
F
GT,t
<2>常规冷机：L
c,t
＝α
EC
P
EC,t
<3>电锅炉：L
HP,h,t
＝α
HP
P
HP,t
其中，η
GT
、η
GT,h
、α
EC
、α
HP
分别是燃气轮机将化学能转化为电能的转化系数、燃气轮机将化学能转化为热能的转化系数、常规冷机利用电能制冷的转化系数、电锅炉将电能转化为热能的转化系数；
②
蓄冷蓄热装置运行约束：蓄冷蓄热装置在运行中受到蓄冷蓄热和供冷供热功率限制约束、蓄冷蓄热容量时序约束、调度周期蓄能供能平衡约束以及额定容量约束，具体如下：
‑
P
ist,i,max
≤P
ist,i,t
≤P
ist,i,max
η
i,loss
S
ist,i,t
+P<...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡超，韩俊，程亮，刘洪，鲍明阳，黄河，谢珍建，路劭涵，潘文婕，樊安洁，王娜，陈皓菲，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：