基于区块链的微电网双层博弈电力交易优化决策

建立有效、合理的微电网电力市场交易机制以促进分布式清洁能源的就地消纳,是实现微电网运营经济环保、多方共赢的重要途径。为了更好地实现微电网电力市场的运行优化,提出了基于区块链和博弈理论的微电网电力交易模型。首先,对用电主体的效用函数进行改进,以量化区块链技术对其用电福利的影响;然后,基于演化博弈理论构建需求侧各主体选择交易对象的动态过程,基于斯坦伯格(Stackelberg)博弈理论构建供需两侧间的交互机制,建立基于区块链的微电网电力市场双层博弈模型,并采用迭代算法进行求解;最后,在区块链平台上进行仿真分析,结果表明所提方法能有效达到状态均衡,得到最优交易策略,提高了微电网的总福利,实现了微电网电力市场内多主体共赢与协调发展。     

基于区块链的微电网合作博弈电力交易优化

微电网可实现分布式电源的有效整合,减少新能源间歇性波动对主网造成的影响。为更好的实现微电网的优化运行,文章提出了基于区块链和博弈理论的微电网电力交易模型。首先,建立微电网P2P(Peer-to-Peer)电力交易系统的总体架构,对区块链网络、智能合约逻辑进行设计;进一步,通过分析微电网中各用户主体的效益,优化交易过程中的用户匹配;接着,利用合作博弈算法实现微电网P2P电力交易定价模型。最后,仿真及分析结果表明,基于区块链与合作博弈的交易模型能有效实现用户间电力交易,有利于构建公开、透明、高效的市场环境,可确保用户收益最大化。     

一种基于势博弈的微电网分布式运行优化算法

微电网是可再生能源利用的有效途径。随着能源互联网技术的发展,微电网呈现出强的分散性、智能性和绿色性,微电网运行优化对其个体的自主性和理性能力提出更高要求,传统的集中式优化已难以满足这一发展的趋势。该文引入博弈理论和势博弈概念,综合考虑经济性和碳排放,以典型的风光柴蓄孤岛微电网为例,提出一种基于势博弈的运行优化模型,并证明该模型纳什均衡的存在。通过构造兼顾微源节点经济性和绿色性(碳排放)的收益函数,将约束条件转化成策略空间,进一步提出与势博弈模型相适应的分布式优化方法,通过局中人相互通信完成迭代求解。仿真结果表明,微电网个体的自主性和智能性得到充分提高,碳排放得到有效控制,验证势博弈理论应用于微电网运行优化的可行性和有效性。     

计及能源交易下基于纳什议价模型的多微网合作博弈运行优化策略

以能源交易为背景,针对多微电网合作中的运行优化问题,提出了基于Nash议价模型的合作博弈策略,旨在实现微电网之间的合作,以最大化整体利益,同时考虑能源交易和成本优化。首先,将各微电网视为博弈参与者,构建了基于Nash议价理论的多微电网合作博弈模型,通过选择能源交易策略和运行策略来影响其能源成本和效益。其次,采用交替方向乘子法(alternating direction multiplier method, ADMM)求解此多参与者优化问题,通过将原问题分解为子问题并引入乘子变量来实现迭代求解。最后,在每次迭代中,各微电网根据其局部信息更新能源交易和运行策略,并利用乘子变量进行信息交换和博弈协调,以达到全局一致性。结果表明,该策略在多微电网合作中能够实现整体性能的提升,有效促进了可再生能源的消纳水平,平衡了各参与者的利益,同时降低了能源成本。     

基于粒子群算法的新能源微电网局部停电负荷调度研究

新能源微电网的停电负荷具有灵活而易于控制管理的特点。将停电负荷积极参与到微电网调度计划中,可有效提高微电网运行的稳定性。提出基于粒子群算法的新能源微电网局部停电负荷调度方法。构建用电信息采集模块,完成新能源微电网运行信息的采集,根据新能源微电网的实际运行情况,将NTP协议应用在信息采集系统中,实现数据的同步更新;构建局部停电负荷调度双层模型,并采用粒子群算法求解模型,实现新能源微电网局部停电负荷调度。由实验结果可知：在16：00之前风力出力持续升高,此时段设备的开机时序即生产负荷在优化后大部分向后移,说明所提方法能够充分利用风力能源,调节电网设备开机时序;调度后的新能源微电网在停电情况下,其总负荷和净负荷均有所降低,说明对微电网运行稳定性的改善效果非常显著。     

孤岛运行下含储能系统的微电网多代理博弈模型

储能系统(ESS)在微电网中的应用可以提高网络的供电可靠性和经济效益。在孤岛运行方式下,多个储能单元在微电网内的合理使用,能够优化微电网内的功率流动,从而实现微电网的经济性运行。文中基于多代理系统控制模型,研究了在孤岛运行方式下的含多储能单元的微电网内各分布式能源(DER)及负荷的动态博弈模型,考虑电量电价弹性产生的负荷需求响应,建立了基于风险成本的Agent电量投标模型和基于VRE强化学习算法的电价投标决策,最后在多代理仿真平台上加入以上模型和方法,通过对比分析验证了模型的有效性,同时实现了微电网和DER的经济性优化。     

基于谈判博弈的微电网群多主体共享储能容量优化配置策略

大力发展新能源,是构建新型电力系统、推动能源转型的必然选择。文章提出了基于谈判博弈的微电网群多主体共享储能容量优化配置方法。首先,考虑微电网群运营商(MGCO)与共享储能运营商(SESO)之间的协同交互机制,建立基于共享储能的微电网群容量优化框架;其次,考虑微电网之间的能量共享以及共享储能容量租赁,构建考虑能量共享的微电网群容量优化配置模型;然后,计及共享储能动态租赁,构建SESO储能容量优化配置模型;在此基础上,构建基于谈判博弈的MGCO和SESO储能容量配置模型,并提出基于ADMM的分布式求解方法。最后,基于MATLAB进行算例分析,结果表明,所提储能优化配置方法能够在降低MGCO成本的同时提高SESO的收益,达到了双赢的效果。     

考虑电价激励需求响应下多主体微电网电源容量优化

考虑多主体微电网中用户在电价激励需求响应的基础上,实现微电网风-光-柴-储的容量优化配置。在电力市场环境下,通过考虑微电网内多元主体的不同职能,建立两阶段优化模型:阶段1建立微电网运营商与消费者之间的完全信息博弈互动模型,在保障售电商利益的前提下,以消费者盈余最大为优化目标,得到微电网内的最优峰谷分时电价策略,进而得到消费者在电价激励下的需求响应曲线;阶段2通过微电网电源投资商与微电网运营商之间的博弈互动,以微电网电源投资商的利益最大化为优化目标,得到微电网内不同分布式电源容量的最优化配置策略。结合某一地区的历史数据信息进行仿真算例分析,验证所提模型的有效性。     

面向微电网源–储–荷互动的分布式多目标优化算法研究

微电网能量管理系统(microgridenergymanagement system,MGEMS)是保障微电网高效运行的基础,运行优化算法是MGEMS的核心。该文基于势博弈理论,提出一种完全分布式多目标运行优化算法以适应和支撑微电网开放性、智能性,尤其是个体自利、自治和即插即用的发展要求。通过将元件单元(包含负荷)作为独立的决策主体,根据不同类型的自利性目标建立多目标优化模型。引入势博弈,建立源–储–荷互动的分布式优化博弈模型。进一步,结合多目标粒子群算法(multi-objectiveparticleswarmoptimization,MOPSO)与约束支配原则,完成该模型的分布式迭代求解。仿真结果表明,微电网个体的自利性和智能性得以充分体现,经济性、环境性和满意度等多目标得以协调,分布式的个体利益与全局利益得以统一,验证了所提算法的可行性与有效性。     

基于合作博弈的需求侧响应下光储微电网优化配置

在电力市场环境下,考虑需求侧响应和储能系统对微电网的影响,通过合作博弈的方式进行系统联合优化配置。提出一种在需求侧用户适当转移负荷的情况下实行分时电价的微电网运行策略,用于实现微电网收益最大化和最优可靠性。首先,建立了转移负荷的用户、分时电价下进行负荷响应的用户和储能系统的目标函数和模型。其次,利用合作博弈的方式将三方进行联合优化配置,采用迭代算法求出了三方联合优化纳什(Nash)均衡点(最优配置方案)。基于此提出系统联合优化运行策略。将该模型和算法应用于甘肃某一实际光伏微网系统,验证了其有效性。     

多园区微网优化共享运行策略

在清洁能源大量接入的情况下,园区微网用户从单一的传统用能用户转变成生产消费型用户,与电网之间的关系从单向关系变成双向关系,用户行为会对电力系统以及电力市场产生一定影响,基于此构建了多园区微网优化共享运行策略。各园区微网在充分考虑其余园区微网用能特征的情况下,以清洁能源最大化消纳以及自身利益最大化为目标制定整体运行策略,并构建两阶段鲁棒模型优化内部清洁能源出力不确定性、燃气轮机以及柔性负荷调节能力和运行约束等问题,通过列约束算法对模型进行进一步处理后,最终得出最优运行策略。此外,考虑到各园区微网利益存在冲突,构建多园区微网间合作博弈决策平台,以实现多园区微网之间合作与博弈的平衡。     

可再生能源消纳责任权重制下计及源荷储互动的电力市场均衡研究

由于可再生能源发电具有的不确定性与波动性,弃风弃光现象居高不下。可再生能源消纳责任权重制（renewable energy portfolio standard,RPS）试图通过规定供用电主体的消纳责任,保障可再生能源发电主体的经济运行。因此,分析RPS下电力市场中源荷储运行策略以及市场均衡状态变得尤为重要。基于电力现货市场与RPS规则,提出了用于分析RPS下电力市场中源荷储交互均衡的2阶段模型:下层模型考虑了可再生能源发电不确定性的日前现货市场出清模型和超额消纳量交易模型;上层模型中微电网基于下层模型的分时节点电价和超额消纳量交易价格,优化投资、交易、运行策略。文章使用对角化算法迭代求解上述双层均衡问题,并以IEEE 14节点为例验证模型和算法的可行性。结果表明微电网投资、运行和交易策略在RPS下发生显著改变,系统可再生能源消纳量显著提升。     

考虑风光不确定性的含储能CCHP微网市场环境下两阶段鲁棒优化运行策略

冷热电联产(combined cooling, heating and power,CCHP)微网系统能够实现能源的梯级利用,在提高能源利用效率的同时可以促进可再生能源消纳。文章综合考虑CCHP微网在电力市场环境下运行的特殊性和风光可再生能源出力的不确定性,建立两阶段鲁棒优化模型,提出了一种计及储电和储热综合储能系统的CCHP微网调度策略。算例结果表明考虑不确定性的鲁棒优化运行策略可以有效降低可再生能源出力偏差,提高CCHP微网运行成本的风险,并且可再生能源的预测与实际出力偏差越大,效果越明显。     

考虑风电消纳的区域多微网分层协调优化模型

随着电力市场改革不断深入,研究配电侧多微网间的能量交易问题对提升区域经济性具有重要意义。为减少微网运行经济成本、促进可再生能源消纳以及降低微网大规模接入对配电网运行造成的不利影响,以相邻范围内多微网间能量交易作为研究对象,构建了基于合作博弈的区域多微网分层协调能量优化管理模型。该模型上层为管理中心统一定价,下层为各微网自治优化。下层考虑不同类型负荷的需求响应,并通过协议签订形式形成与用户间的协调运行;采用二阶锥松弛技术将含潮流约束的非凸非线性规划问题转化为可有效求解的二阶锥优化问题,并采用对偶理论、Big-M法等分解理论将原双层规划模型转化为易求解的单层规划模型。上层管理中心制定电价并与微网进行多次决策交互以获得区域多微网经济运行的均衡状态,随后基于Shapley值对区域多微网进行收益分配。最后通过算例验证了该模型对于提升微网收益、促进可再生能源消纳的有效性。     

电力市场环境下基于深度强化学习的微网能量管理系统实时自动控制算法

作为多类分布式能源的集成者,微网在促进清洁低碳能源发展方面有巨大潜力.然而,可再生能源出力的不确定性给微网的管理带来了挑战,同时也将这种不确定因素带给外部电网.文章基于实时市场,构建了一个包含新能源机组、传统机组和需求响应资源的微网环境,并采用了能够利用环境信息的深度确定性策略梯度算法,这种无模型(Model-free)的强化学习算法有助于充分利用累积的数据信息,能够更好地适应不确定环境,在连续的状态空间和动作空间中进行学习提升.仿真结果表明,所提算法能够有效应对微网中的不确定因素,降低微网运行成本.     

含复合储能微电网的多目标优化运行

针对包含光伏、液流电池和锂电池的并网型复合储能微电网,提出一种基于二人零和博弈权重系数法的多目标优化方法。为实现微电网可再生能源利用最大化、并网运行冲击最小,本文以微电网购电费用和联络线功率波动两者最小为目标建立多目标优化模型。为兼顾各个目标,提出基于二人零和博弈的加权系数法将该模型转化为单目标优化问题进行求解。根据一个实际微电网进行算例验证,结果表明该优化方法可有效提高微电网运行经济性,并有效减少联络线功率波动。     

基于多主体博弈与强化学习的并网型综合能源微网协调调度

针对传统集中式优化调度方法难以全面反映综合能源微网内不同智能体的利益诉求,以及人工智能技术在综合能源调度方面的应用亟待进一步挖掘等问题,提出了基于多主体博弈与强化学习的并网型综合能源微网协调调度模型和方法。首先,针对并网型综合能源微网中横向电气热冷各子系统及纵向源网荷储等各环节的不同投资与运营主体,开展了多智能体划分;其次,针对可再生能源服务商、微网系统能源服务商、电动汽车用户等智能体,分别构建了各自的决策模型,并建立了以多智能体间利益均衡为目标的联合博弈决策模型;再次,针对多主体博弈这一高维决策难题,引入人工智能求解方法,提出了基于Nash博弈和强化学习算法的综合能源微网协调调度方法;最后,通过实例验证了所提模型和方法的有效性与实用性。     

基于区块链动态合作博弈的多微网共治交易模式

随着前沿信息技术在智慧能源系统中的广泛应用,能源互联网下的多能源交易市场面临着诸多新的挑战。基于区块链技术构建微网群中聚合商与多个微网2类交易主体间的共治交易环境,设计区块链聚合商–微网群联盟交易架构及区块数据结构,针对包含冷热电联供系统的微网及聚合商2类区块链节点,以多能互补为基本原则建立考虑碳配额机制及环境标识因数的节点模型;基于聚合商及微网节点间的能源交易新模式,设计动态合作博弈的环境标识因数激励机制及多目标进化算法支撑的智能合约,并提出共治系数用以评估所提微网群运营策略的有效性;最后,经算例仿真验证表明,区块链共治交易模式在保证各交易节点效用的基础上,可为多能源协调优化互补提供有力支撑,促进可再生能源发电就地消纳,有助于微网群的低碳可持续发展。