基于多主体主从博弈的区域综合能源系统低碳经济优化调度

为解决环境污染以及区域综合能源系统中多市场主体利益冲突的问题,提出一种考虑奖惩阶梯型碳交易机制和双重激励综合需求响应策略的区域综合能源系统多主体博弈协同优化方法。首先,为充分考虑系统的低碳性,在博弈模型中引入奖惩阶梯型碳交易机制限制各主体碳排放量,并在用户侧提出了基于价格和碳补偿双重激励的综合需求响应策略。其次,考虑源-荷-储三方主动性和决策能力,以能源管理商为领导者,供能运营商、储能运营商和用户为跟随者,建立了基于碳交易和博弈协同优化的多主体低碳交互机制,并构建了各主体的交易决策模型。最后,采用结合Gurobi工具箱的自适应差分进化算法对所提模型进行求解。仿真结果验证了所提模型和方法的有效性,即各主体在低碳框架下可以合理调整自身策略,并兼顾系统经济、环境效益。     

考虑双层奖惩型碳交易机制的源网荷分布协同低碳经济调度

在“双碳”目标下,设计合理的碳交易机制使源网荷共同参与碳市场,对节能减排具有重要意义。在此背景下,提出了考虑双层奖惩型碳交易机制的源网荷分布协同低碳经济调度策略。首先,建立双层奖惩型碳交易机制下综合能源供应商-园区协同的低碳调度模型,综合能源供应商直接参与外部奖惩型阶梯碳交易市场,园区通过向综合能源供应商支付碳费用或获取碳收益间接参与碳市场,从而激发各主体积极参与节能减排。其次,建立奖惩型阶梯碳价格模型,并提出奖惩型阶梯碳价格机制下综合能源供应商-多园区的碳成本/收益分摊方法,保证了碳成本/收益分摊的有效性与合理性。再次,分别构建综合能源供应商与多园区低碳调度模型,并基于纳什协商刻画园区间的合作博弈,通过各园区间功率互济降低碳排放并提高社会效益。然后,提出了基于自适应调节机制的嵌套交替方向乘子法的双层分布式求解方法。最后,以IEEE 14节点配电网与12线路热管网组成的源网荷综合能源系统为例,验证了所提模型和方法的有效性。     

计及绿证-碳交易与氢能的综合能源系统多时间尺度优化调度

为建立一个清洁低碳、安全稳定的能源系统,提出了基于绿证-碳交易机制的氢能利用综合能源系统多时间尺度优化调度策略。首先,为发挥氢能高效清洁的作用,建立电解槽热氢联产模型。其次,为降低系统的碳排放量,分别构建绿色证书交易机制和奖惩阶梯型碳交易机制。最后,为降低源-荷预测误差对系统运行的影响,构建基于模型预测方法的日前-日内-实时多时间尺度的优化调度模型。算例分析表明,所提模型能有效降低碳排放量和系统功率波动,提高系统的稳定性和经济性。     

含废物处理的城市综合能源系统低碳经济运行策略

针对"无废城市"对低碳排放和废物减量的需求,建立了含废物处理的电–热–气综合能源系统结构,提出了一种基于碳交易机制的系统低碳经济运行策略。分析了城市生活垃圾处理过程,建立了废物处理单元能量流转模型;引入了碳交易机制,构建了奖惩阶梯碳交易成本模型,对系统碳排放量进行约束。以模型为基础,提出了以系统购能成本、运行成本和碳交易成本最小为目标的系统最优化运行策略。算例仿真结果验证了所提模型和策略有效提升可再生能源消纳和废物处理的能力,对城市综合能源系统运行具有重要参考价值。     

基于纳什议价的多微网综合能源系统分布式低碳优化运行策略

针对当前多微网能源交易中未充分考虑供能侧与需求侧的互动关系,且随着碳交易市场的全面发展,多主体在碳交易机制下能源交易时的利益交互关系需深入挖掘等问题,提出一种基于纳什议价的多微网综合能源系统分布式低碳优化运行策略。首先,综合考虑多微网综合能源系统能源交易中各微网运营商以及用户的利益诉求,基于纳什议价理论构建碳交易机制下多个微网运营商与代表整个多微网用户侧利益的负荷聚合商的合作运行模型。其次,在证明所提纳什议价模型可以最大化社会效益的基础上,将原问题转化为易于求解的两个子问题,运用交替方向乘子法先后对两个子问题进行分布式求解,在交互有限信息的基础上达到博弈均衡,充分保证了各交易主体的信息隐私。最后,通过算例对比证明了所提方法在减少碳排放、提升个体效益和社会效益上的有效性,并深入分析了在碳交易机制下多主体合作运行减少碳排放的综合原因。     

计及碳交易与条件风险值的虚拟电厂竞价策略

为探索虚拟电厂(VPP)兼顾经济性与低碳性的竞价策略,从VPP作为价格制定者的角度提出一种计及碳交易与风险的VPP参与电能量市场和备用市场的主从博弈竞价模型。以含风电、光伏的VPP为研究对象,首先,采用基准线法为VPP无偿分配碳排放配额,建立了VPP的碳交易模型;之后建立了基于主从博弈理论的双层竞价模型,上层领导者为参与碳、电、备用市场的VPP运营商,下层跟随者为电力市场运营商;同时,运用条件风险值（CVaR）将上层问题转化为计及风险的多目标优化问题;最后采用遗传算法和求解器联合求解。算例表明该模型可以在多市场的环境下提供经济、低碳的竞价策略及不同市场的出力计划,并分析了不同市场类型、碳交易的加入、不同风险厌恶系数对VPP竞价结果的影响,为提高VPP运营商收益提供了新思路。     

考虑碳交易的发电商和电力用户竞价博弈

在电力市场中,策略竞价对于发电商和电力用户来说是一项重要的决策行为,对市场参与者策略竞价行为的研究能给市场参与者提供决策参考。基于策略竞价的市场均衡点的特征分析对于市场机制的探究与设计也具有重要意义。在新一轮电力改革和低碳电力的大背景下,本文基于电力市场双边竞价模式,引入碳交易机制,对考虑碳交易的发电商和电力用户的策略竞争价博弈进行了研究。建立了发电商和电力用户的策略竞价双层优化模型,采用对角化迭代算法对博弈均衡点进行求解。最后,基于5节点算例仿真系统,对发电商和电力用户的策略行为以及博弈均衡点的市场特征进行深入分析。     

考虑需求侧碳交易机制的多微能网分布式协同优化调度

为助力减碳控排,促进城市能源协调发展,多微能网已成为城市能源网的重要组成,随着碳交易和电力市场的发展,亟需开展多微能网优化调度策略研究。该文在含多微能网的城市综合能源系统背景下,构建了基于多决策主体交互协调机制的多微能网系统协同调度框架,提出一种考虑需求侧碳交易机制的多微能网分布式优化调度方法,分别针对主网层和微能网层建立了考虑需求侧碳交易的分布式协同调度模型,以主网成本最小化为目标,兼顾各微能网利益最大化,实现整体社会效益最大;并基于目标级联技术进行分层分布式求解,在保护各微能网信息隐私的同时,实现多微能网综合能源系统低碳经济运行。算例表明,所提方法能够有效提升多微能网能源系统利用效率和新能源消纳能力,为含多微能网城市供能系统建设提供依据。     

考虑碳交易的社区综合能源主从博弈运行优化策略

在我国双碳目标背景下,低碳化用能与能源革命迫在眉睫。在考虑社区综合能源发电商与用户竞价博弈的同时加入阶梯型碳交易机制,可满足经济性与低碳性要求。首先介绍了阶梯型碳交易机制和主从博弈模型,然后建立阶梯型碳交易的主从博弈模型,最后通过实际算例,利用CPLEX求解器和粒子群算法对模型进行求解,验证了在主从博弈模型中合理的引入阶梯型碳交易机制可以有效降低碳排放。上述研究为发电商和用户的低碳经济运行提供了参考。     

考虑未来碳排放交易的需求侧备用竞价与调度模式设计

基于需求响应,对碳排放交易制度下需求侧备用的竞价和调度模式进行了探讨.提出了未来电力输送的过程还将是碳汇流的观点,并据此分析了基于碳交易的需求侧备用交易原理;其次根据可调度负荷、电动汽车和微网等需求侧备用资源的性质,分别建立了考虑碳交易机会成本的竞价模型;然后建立了包括碳汇流通和需求侧备用调度在内的日前调度框架,给出了...     

虚拟电厂参与电-碳联合市场运行的竞价策略研究

电力系统脱碳是全社会零碳发展的关键。近年来分布式小微主体发展迅速,成为未来我国能源结构的重要组成部分。首先,从虚拟电厂(virtual power plant, VPP)出发,在分析VPP参与我国现行碳交易市场方式的基础上,提出VPP参与电-碳联合市场的运行机制。其次,构建了联合市场运行机制下多主体互动博弈的两阶段双层竞价策略模型。第一阶段为VPP内部分布式小微主体预调度模型;第二阶段内层为VPP与多市场主体间非合作博弈竞价模型,以VPP参与日前现货市场和碳交易市场的总收益最大为目标,采用多场景描述竞争对手报价的不确定性;外层是以全社会福利最大化为目标函数的多主体互动决策出清模型。最后,采用Q-learning算法和路径跟踪内点法进行模型求解,算例验证了所提模型的可行性和有效性。     

基于多智能体Nash-Q强化学习的综合能源市场交易优化决策

目前求解综合能源市场多参与主体竞价博弈问题普遍采用数学推导法与启发式算法,但两类方法均须以完全信息环境为前提假设,同时前者忽略市场参与者非凸非线性属性,后者易陷入局部最优解.为此,引入多智能体Nash-Q强化学习算法,将市场参与主体构建成智能体,经由智能体在动态市场环境中反复探索与试错寻找博弈均衡点.首先,构建竞价决策-市场出清双层迭代的电-气综合能源市场交易框架.其次,在竞价决策层中通过博弈理论构建市场参与主体间的利益关系模型,采用多智能体Nash-Q强化学习算法优化参与主体竞价策略.然后,在市场出清层中联合博弈竞价策略共同求解得到交易Nash均衡解.最后,通过算例仿真验证了所提方法的有效性和准确性.     

基于综合需求响应和奖惩阶梯碳交易的能源枢纽 主从博弈优化调度

为了充分考虑综合能源系统的低碳性以及多能负荷响应特性的复杂性,提出了考虑综合需求响应和奖惩阶梯型碳交易机制的能源枢纽(Energy Hub, EH)主从博弈优化调度策略。首先,为有效评估多能负荷柔性特性和响应能力,将建筑热传递模型与生活热水储存模型集成到楼宇EH模型中,构建了考虑多种热量扰动因素的精细化综合需求响应模型。其次,考虑到供需双方的绿色调节能力,构建了奖惩阶梯型碳交易成本模型。并基于Stackelberg博弈理论,建立了能源枢纽运营商和用户的低碳优化模型。最后,提出了结合CPLEX工具箱的差分进化算法对所提模型进行求解。算例仿真验证了所提方法能够有效限制系统的碳排放量,充分发挥了需求侧资源的响应能力和减排潜力,实现了EH经济性和环保性的双赢。     

计及碳排放权交易的光热电站市场竞价策略研究

“碳中和·碳达峰”目标的提出加快了我国碳排放权交易市场(简称“碳市场”)的建设与发展。对于光热电站而言，在电力市场与碳市场中制定合理竞价的策略对于保障其自身投资回报至关重要。为此，提出了一种计及碳排放权交易的光热电站市场竞价策略。首先，分析了光热电站在电力市场与碳市场中的交易流程与框架，以及参与多市场的博弈均衡性。其次，计及新能源出力不确定性，提出了光热电站参与电力市场与碳市场的双层鲁棒优化模型。其中上层为光热电站竞价决策模型，下层为电力市场与碳市场出清模型。然后，针对这一非线性、多目标、多层规划问题，基于KKT条件和博弈均衡分析，将双层模型转换为单层模型。并基于强对偶理论和二进制扩展方法对模型中的非线性项线性化，以实现模型高效求解。最后，以典型光热电站为例进行了数值仿真，验证了所提竞价策略的合理性与优越性。     

考虑电-气-热需求响应和阶梯式碳交易的综合能源系统低碳经济调度

为提高综合能源系统的能源利用率,进一步限制碳排放,使其实现低碳经济运行,提出一种基于需求侧响应和阶梯式碳交易机制的综合能源系统优化调度模型。首先,在需求侧考虑多元负荷灵活的响应能力构建含有电-气-热负荷的需求响应模型。其次,运用生命周期评估方法分析综合能源系统中不同能源链的碳轨迹,精确计算系统的总碳排量。最后,在综合能源系统中引入基于生命周期评估的阶梯式碳交易机制,构建以购能成本、碳交易成本、弃风成本最小为目标的优化调度模型,并调用CPLEX工具箱对4种典型场景下的总成本进行优化计算。结果表明,在阶梯式碳交易机制下,优化目标中考虑碳交易成本,引入需求响应使总成本减少了2.58%,碳排量下降了15.71%,在提高系统运行经济性的同时大幅度降低了碳排放量。     

参与多元耦合市场的电-气综合能源系统低碳经济调度

为进一步提升综合能源系统（IES）绿电消纳水平,减少CO2排放量及降低系统运行成本,提出一种计及绿证交易与碳交易交互机制下的IES低碳经济调度模型及其求解方法。首先,对传统阶梯式碳交易机制进行改进,并根据绿色证书碳减排原理,提出一种绿证-碳交易交互机制,即通过冗余绿色证书联动碳交易与绿证交易的耦合市场机制;然后,以系统总成本最小为目标,结合低碳技术,构建绿证-碳交易交互机制下计及碳捕集、利用与封存（CCUS）技术的电-气互联综合能源系统优化调度模型;最后,以IEEE39节点电网、比利时20节点气网构成的电-气互联综合能源系统为例进行仿真研究,结果表明所提方法在提高风电消纳的同时,可显著减少CO2排放。     

计及碳排放权交易的发电商报价策略研究

基于agent的市场仿真方法描绘了存在二氧化碳排放权交易的市场环境下发电商的报价博弈过程,采用模拟退火Q学习算法模拟了发电商追求利润最大的行为,并给出了市场出清结果,进而分析了碳排放权交易机制对电力市场运营的影响。仿真计算表明,计及二氧化碳排放权交易后,agent发电商能够根据状态改变以利润最大为目标做出有利的报价决策,实施碳排放权交易会促进清洁能源的发展。