含径流式水电的风-光-氢多能系统合作博弈增益分配策略

在我国大力推进清洁能源示范基地规划建设的研究背景下，以风电、光伏、径流式水电、电制氢系统为研究对象，兼顾系统运行经济性与安全性，以运行收益最大为优化目标构建考虑系统上网电量互补指标的联合优化调度模型。基于转移电量建立改进的最大最小成本(MCRS)法合作增量效益分配模型。通过算例分析可得：通过合作运行各利益主体运行时可以较大幅度提高收益；风、光、水上网电价及其上网电量互补程度对风-光-水-氢多利益主体能源系统合作运行的增量效益影响较大；改进的MCRS法具备合理性，可兼顾公平性与高效性。     

基于纳什谈判理论的风-光-氢多主体能源系统合作运行方法

以可再生能源制氢为特征的能源系统将是今后能源互联网建设的重要方向之一。该文针对风-光-氢多主体能源系统的合作运行展开研究。首先,考虑主体间的电能交易建立各主体的优化运行模型,然后基于纳什谈判理论建立风-光-氢多主体合作运行模型,接着将其等效为联盟效益最大化和电能交易支付谈判两个子问题。为保护各主体隐私,运用交替方向乘子法提出上述两个子问题的分布式求解方法。最后通过算例验证所提合作运行模型以及分布式算法的有效性。仿真结果表明通过风-光-氢多主体的合作运行,可以较大幅度提高各主体的运行效益以及合作联盟的整体效益。此外,风光发电上网电价的降低,将促进风-光-氢多主体展开合作,以提升各自运行效益。     

基于改进Shapley值法的风-光-水-储多主体互补发电系统合作增益分配策略

为了充分发挥系统中可调节资源的自身优势,利用变速抽水蓄能机组配合小水电机组进行常规调节,并考虑变速抽水蓄能机组的快速响应特性,提出了兼顾系统小时级以及秒级安全性的风-光-水-储多主体互补发电系统的联合优化调度模型。为了降低合作博弈高效性算法线性增长的计算复杂度,基于改进Shapely值法提出了一种大规模利益主体的合作增量效益(增益)分配策略。通过资源聚合,对高维度问题进行降维处理,利用Shapley值法进行初始分配;构建合作增益贡献指标,采用非对称纳什谈判理论对同类型的不同主体进行细化分配。以某流域风-光-水-储10主体互补发电系统为仿真算例,结果表明：抽水蓄能机组与小水电机组互补运行可以提升系统的灵活性和安全性;基于改进Shapley值法的合作增益分配策略具有计算高效性以及应用可行性。     

基于Shapley值抽样估计法的风-光-水互补发电增益分配方法

在多利益主体市场环境下,建立公平、合理、高效的互补发电增益分配方法是保障风-光-水互补发电优化调度能够实施的关键.针对风-光-水互补发电的特点,在建立考虑随机性、波动性和互补效益的风-光-水互补发电优化调度模型的基础上,提出风-光-水互补发电增益量化方法;在经典Shapley值(SV)法的基础上,提出基于Shapley值抽样估计(SSVE)法的风-光-水互补发电增益分配方法,并提出基于强化学习(RL)的样本量分配法,以提高SSVE法的精确性和计算效率.算例结果验证了采用RL样本量分配法的SSVE法的有效性,且SSVE法能够有效减少计算量以及解决经典SV法的组合爆炸问题.     

梯级水库群多目标调度增益分配的组合系数法

在当前流域综合开发的背景下,流域内多利益主体间公平、高效、合理的效益分配,是维持梯级水库合作联盟的稳定性和综合发展的可持续性的关键。本文基于水资源多目标开发要求和多利益主体效益分配问题,提出了同时考虑水库贡献度和牺牲度的组合系数增益分配模型,综合水库在发电优化联合调度中的增益贡献度和多目标优化调度中的效益牺牲度,合理进行联盟增量效益分配。应用结果表明：增量效益的分配实质上是对水库贡献的奖励和对牺牲的补偿;贡献度和牺牲度都较高的水库分得更多的增量效益,组合系数分摊法的分配结果公平合理;与基于比例分配法和传统Shapley值分配法的分配结果相比,组合系数的分摊方法更符合当前水资源多目标发展要求。     

可再生能源多能互补系统多主体效益均衡模型

清洁能源发电出力具有较强的不确定性。传统的效益分配的方法仅以交易量为依据,无法保证备用机组参与的积极性。首先基于Shapley值法和Solidarity值法构建了可再生能源多能互补系统多主体效益基础分配方法,并引入成本、贡献和风险因子构建了改进分配方法;其次设计了可再生能源多能互补系统构成结构和交易策略,并构建了系统净效益测算模型;然后构建了以效益最大化为目标函数的运营优化模型;最后选取某实例对象,设置多种情景,算例分析证明了所提方法的有效性。     

促进新能源外送的梯级水电-风电联盟备用效益均衡模型

为减小风电出力不确定性对系统造成的影响,针对梯级水电-风电的合作运行展开研究。为促进大规模风电外送,提出一种基于纳什谈判的梯级水电-风电联盟备用效益均衡模型。首先,在考虑风电不确定性的情况下,考虑外送断面限制,以风电上网电量最大为目标构建风电-梯级水电联合运行模型。其次,基于纳什谈判理论,构建梯级水电-风电联盟增量备用效益均衡模型,实现联盟内部增量备用容量和增量备用容量价格优化,确保联盟稳定;然后,在梯级水电联盟内部对增量备用容量进行优化分配。仿真结果表明通过梯级水电-风电的合作运行,可以较大幅度提高各主体的运行效益以及合作联盟的整体效益。     

计及储能效益的综合能源系统利益分配机制研究

合理的利益分配机制能保障储能收益,激发储能参与辅助服务的动力,提升新能源消纳率。以综合能源系统参与主体为研究对象,以传统Shapley值法分配策略为基础,引入风险分摊、投入程度、协作优化、环境污染4类主体价值标签,构建云重心法修正的Shapely值法利益分配模型,量化联盟主体的贡献和价值并分配利益。算例分析表明,所提模型可实现各主体对综合能源系统的综合贡献水平与利益分配的精准匹配,提升投资者投资储能的积极性。     

基于合同能源管理的园区能耗优化及多主体利益分配研究

合同能源管理是解决工业园区能源低效率利用的有效途径。以节能服务公司为主体,依托合同能源管理模式,为含有光伏、燃气轮机、储能系统及各类负荷用户的园区综合能源系统提供节能方案。以园区运行经济性及用户满意度为目标,通过优化光伏、燃气轮机、储能系统及各类负荷的运行方式实现节能,采用效益分享型合同能源管理模式使节能服务公司和综合园区在合同年限内获得盈利,并对园区中各节能项目参与者的利益再分配问题进行了探讨,采用Shapley值法保证了合作联盟利益再分配的合理性和公平性。最后对四川某实际园区进行算例分析,利用所提方法分析其经济性及利益分配问题。结果表明,园区用户及节能服务公司在参与此效益分享型合同能源管理项目后,均可通过节约购电成本盈利,另外利益的合理再分配也极大地提高了节能项目参与者的积极性。     

多主体水库群联合调度增益分配讨价还价模型

建立公平、高效、合理的增量效益分配机制是促进多利益主体水库群开展联合优化调度的关键。基于上述原则，提出基于讨价还价理论的增量效益分配模型。采用一阶最优性条件推导模型最优解，发现最优效益分配方案满足主体效用函数拟微增率相等的条件。与基于比例分配法、Shapley模型的分配方案比较，结果表明：（1）讨价还价模型分配方案与各主体的效益分配区间和子联盟约束力有关。若子联盟效益贡献低，约束力小，主体增量效益与其效益分配区间正相关；若子联盟效益贡献高，约束力大，子联盟内成员的分配效益将优先保证。（2）各分配方案的差异源于公平性定义方式的差别。（3）讨价还价模型分配的增量效益方案趋均化程度最高，保障了弱势主体既得利益。     

基于联盟博弈的多微网共享储能联合配置与优化

在“双碳”目标的背景下,亟须充分调度新型电力系统中的灵活资源。同时,共享储能的理念打破了传统储能经济运营模式,对提高储能运行效益具有革命性意义。考虑到储能设备的容量配置和运行优化是耦合的,在能源细胞-组织框架下提出共享储能联盟博弈的双阶段多目标优化配置方案,并采用Shapley法公平分配联盟合作成本。首先,建立考虑设备投资、功率波动和售购电价的多目标总储能配置模型,基于NSGA2算法求得联盟整体储能规划的Pareto前沿面。然后,以细胞间交互功率最低为原则,分别计算各细胞内部的储能容量和功率配置。通过比较联盟合作的收益与参与者群体分割的子合作收益,以判断能源细胞联盟的稳定性,并依据Shapley法对各能源细胞进行成本与利益分配。最后,采用居民、商业和工业3类能源细胞的博弈算例对不同合作方案进行对比分析,验证了所提方法的有效性。     

基于多主体博弈的园区综合能源系统优化方法

针对多个园区综合能源系统间存在能源浪费及利益冲突的问题,首先提出了考虑多主体博弈的园区综合能源系统双层优化模型,其中上层模型利用多个园区间经济关系进行合作博弈,得到园区间交互能量功率并将所得功率传输给下层模型,下层建立多目标合作博弈模型进行设备调度并反馈能源需求。其次,上下层合作博弈皆采用交替方向乘子法进行解耦,并交替迭代得到最优策略方案。最终利用Shapley值法进行利益分配。结果表明,园区多主体间的合作可以有效提升园区综合能源系统经济效益。实现多能源灵活调度及能源系统经济效率提升。     

基于议价能力的风-光-CHP多主体优化运行策略

针对综合能源系统中主体的个体理性未被充分考虑,以及电力系统越来越重视可再生能源消纳和降低碳排放量的问题,提出了一种考虑议价能力的风-光-热电联产(combined heat and power, CHP)多主体能源系统优化运行策略。首先将综合能源系统划分为风电主体、光伏主体和热电联产(combined heat and power, CHP)主体,构建其合作运行模型,并在CHP主体中增加电制氢技术和阶梯型碳交易机制;然后,基于纳什谈判理论建立了风-光-CHP多主体合作运行模型,并由于所提合作运行模型的非凸性,将其分解为系统运行成本最小化问题(P1)和交易支付问题(P2);在P2中,提出考虑经济和环境增幅的议价能力模型,各主体根据自身议价能力来实现收益的公平分配;最后,为了保护各主体合作时的隐私,采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM),对P1和P2进行分布式求解。结果表明：考虑议价能力的风-光-CHP优化运行策略不仅可以实现合作收益的公平分配,而且能有效缓解弃风、弃光和碳排放问题。此外,验证了电制氢技术相比...     

光伏微电网的多主体合作运营模式及效益分配

新电改方案允许拥有分布式电源的用户或微电网系统参与电力交易,有利于微电网经济效益的提高。该研究针对由多方经济主体构成的微电网,包括光伏运营商、储能运营商和用户等,分析了电力市场环境下光伏微电网内各主体的市场交易模式,分析形成联盟的动力,提出各经济主体之间合作博弈的模型。光伏微电网以最大化联盟收益为目标采用分时调度模型,对各主体的运行状态进行实时决策,并采用Shapley值法根据各个主体的贡献度对收益进行了分配。可见,合作模式下光伏运营商、储能运营商和用户均提高了经济效益,各方的效益相互间达到平衡,计算复杂度低,有利于促进光伏微电网规模化发展。     

计及合作联盟的园区综合能源系统随机优化及收益分配模型

为了兼顾系统经济和环境效益,对耦合清洁能源机组的园区综合能源系统的研究具有重要意义。首先,计及外部备用系统、用户和园区综合能源系统等三大主体,设计了各主体达成合作联盟的途径。然后,在考虑清洁能源不确定性的基础上,构建了独立和合作2种运营模式下的园区综合能源系统随机优化模型。进而为稳定三方合作,体现不同主体对联盟收益的贡献,构建了基于改进Shapley值法的收益分配模型。最后,选取中国北方某一工业园区为对象进行仿真分析,验证了所提模型的有效性。     

基于合作博弈的风水火联合运营研究

近年来,电力需求增速有所放缓,导致可再生能源弃用问题较为严重,为可再生能源出让发电空间的火电企业生存问题亦日益凸显,解决这一系列矛盾迫在眉睫。论文提出了市场化情况下风水火联合运营模式,火电将发电空间转让给风电、水电并提供辅助服务以实现联盟效益最大化,基于合作博弈理论对联盟效益进行再分配以实现个体效用最大化。通过算例分析了不同联盟模式下的联盟经济效益和环境效益以及不同分配策略下风水火联合运营各参与人的分配效用,并依据MDP指标分析了不同分配策略对联盟参与人的吸引力。结果表明风水火三方联合运营可以实现联盟经济效益和环境效益最大化,选用夏普利值分配策略作为联盟效用分配方案最为合理。风水火联合运营可有效解决弃风弃水问题并改善火电企业运营状况,保障了电力结构低碳化平稳过渡,为促进火电与可再生能源合作提供了理论依据。     

促进可再生能源消纳的多能互补时序运行模拟技术

针对风、光、水多种可再生能源多能互补效益的准确评估问题，基于多风电场与太阳能光伏电站的中长期随机出力时序模拟，考虑库容影响的水电短期优化方法，以中长期水电优化结果为边界，提出水/火/风/光多种能源协调互补的电力系统时序运行模拟模型，并以可再生能源装机比例较高且消纳问题严重的中国西部电网为实证案例进行生产运行模拟计算。研究结果表明：西北、西南地区电源结构、负荷特性差异较大，跨区互补优势明显；建设西北与西南联网通道，可以实现多能互补，有效提高可再生能源外送通道利用效率，提升西部地区可再生能源消纳能力。     

基于广义纳什议价的多微电网配电系统多主体协同能量管理策略

为进一步挖掘多微电网配电系统内各级主体的合作潜力以及改善系统能量供需关系,提出一种基于广义纳什议价的协同能量管理优化策略。根据配电网层、微电网层和用户层的利益交互关系将谈判过程分为两阶段：在第一阶段,配电网和多个微电网-用户子联盟进行协商,以实现各主体的协同优化运行以及合作剩余的分配;在第二阶段,各子联盟内部进行获益结算。考虑各主体的利益,建立对应的两阶段议价模型,通过引入议价能力实现各方利益的非对称分配。将第一阶段议价模型分解为系统效益最大化和收益分配2个子问题,并采用两块交替方向乘子法实现分布式求解。算例结果表明,所提策略可有效实现利益的合理分配,提升各主体的经济效益,并且有利于提高配电网电压质量和新能源消纳水平。     

基于主从博弈的风光蓄网短期优化调度

考虑到电网与清洁能源发电厂之间利益冲突明显,本文建立了基于主从博弈的网源短期优化调度模型。风-光-蓄联盟依据上网电价,以自身利益最大化优化出力策略,电网在考虑联盟策略的同时,以总成本最小化动态调整上网电价,最终达到网源利益均衡。提出基于自适应负荷变化的出力生成方法和动态惯性记忆策略的布谷鸟算法进行求解。利用湖北省网进行仿真,验证了方法有效性。结果表明,模型可适应不同典型日电力调度,弃风、弃光率分别降低15% ~ 37.2%和17.4% ~ 27.9%,促进了清洁能源消纳;剩余负荷均方差减少0.64% ~ 2.75%,改善了电网运行稳定性;均衡度均值增加2.37% ~ 5.36%,显著提高了利益分配均衡度和稳健性。     

计及日前-实时交易和共享储能的VPP运行优化及双层效益分配

随着“双碳目标”的提出和可再生能源渗透率的增加,确保电力系统灵活运行变得愈加重要。针对源、荷、储等多类分布式灵活性资源,构建了电力市场环境下计及风光不确定性和共享储能的虚拟电厂(virtual power plant,VPP)运行优化和双层效益分配模型。首先,构建了含分布式风光机组、共享储能、柔性负荷的VPP系统结构,并建立了两级电力市场交易机制。其次,利用场景生成与削减的方法处理了风光出力不确定性,在此基础上以VPP运行收益最大化为目标,构建了考虑日前-实时交易的VPP运行优化模型。再次,为保障参与主体收入公平性和合理性,基于双层合作博弈Owen值法,分别建立了VPP参与主体收益分配策略和共享储能投资主体收益分配策略。最后,通过算例分析验证了所提模型的有效性。算例结果表明含共享储能的VPP能够有效降低风光不确定性造成的干扰,提高VPP在日前-实时两级市场中的收益;通过Owen值法对各投资主体进行效益分配,有助于保障系统的公平合理性。