基于合作-非合作博弈的光储荷网协同运行策略

针对光伏发电主体与电力用户进行电力直接交易的问题,利用合作-非合作两阶段博弈理论,对光储荷组成的微网系统与电网协同运行的过程展开优化调度和协商议价两阶段的研究。第一阶段通过优化调度提高联盟收益,针对微电网运行特性搭建数学模型,采用交替方向乘子法以避免在交易过程中出现电量由于叠加作用而相互抵消的情况,利用合作博弈得到调度结果;第二阶段首先分析电价对交易模式的影响,搭建光伏发电主体与用户协商议价模型,在天牛须搜索算法的基础上进行改进,采用与自适应矩估计相结合的讨价还价模型,利用非合作博弈分配收益得到最优交易电价。最后通过算例验证模型的可行性,结果表明所搭模型在提高微网收益的同时,通过市场的引导作用提升光伏消纳水平。     

计及微电网群合作博弈的主动配电网能量优化调度二层规划模型

分布式能源通过微电网并入配电网形成的含微网群主动配电网具有高效运行的优点。文章采用二层规划理论建立计及微电网群合作博弈的主动配电网能量优化调度二层规划模型。以主动配电网为上层决策者,以系统收益最大化为目标,以进行合作博弈之后的微电网联盟为下层决策者,以联盟合作剩余最大为目标。上层决策模型和下层决策模型分别计及各自必要的约束条件,下层决策者需要调用微电网优化调度子模块,并基于Shapely值分配合作剩余。给出所建立二层规划模型的Stackelberg均衡作为模型的解,采用混沌粒子群算法设计模型求解流程。仿真算例表明,微电网群组成合作博弈联盟能够提高自身效益,增加市场主体的决策多样性。     

光伏微电网的多主体合作运营模式及效益分配

摘要： 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。     

基于多目标粒子群算法的微电网优化调度

提出了一种经济与环保相协调的微电网优化调度模型,针对光伏电池、风机、微型燃气轮机、柴油发电机以及蓄电池组成的微电网系统的优化问题进行研究,在满足系统约束条件下,建立了包含运行成本、可中断负荷补偿成本以及污染物处理费用的微电网多目标优化调度模型,并利用多目标粒子群算法（MOPSO）求解微电网优化调度问题,仿真结果表明该模型对微电网优化调度具有一定的指导作用。     

兼顾公平性的多能源合作博弈优化调度

针对含高比例可再生能源的电力系统运行经济性和调度公平性问题,提出一种多种能源参与的双层优化调度模型。该模型考虑经济性的同时从两方面体现公平性：上层模型中首先将风电场、光伏电站、抽水蓄能电站和需求响应负荷聚合成虚拟电厂（VPP）,其次,将虚拟电厂作为大电网的一部分参与优化调度,采用基尼系数表征公平性并作为约束条件,以总成本最低为目标函数建立兼顾公平性的多能源经济优化调度模型,最后,将上层VPP的求解结果作为下层优化调度的输入变量;下层模型中基于合作博弈理论建立以VPP内部成员为博弈参与者,以各参与者收益最大为目标函数的合作博弈模型,采用均衡度对比不同联盟组合下各主体的收益分配公平性,对比均分法、按出力分配法及Shapely值法的收益分配均衡度。采用智能优化算法结合CPLEX求解器求解模型,应用实例验证模型的有效性和正确性。     

基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置

为了充分发挥价格杠杆在微电网储能配置中的作用,提升多微电网储能充放电的协调性,提出一种基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置方法。配电网作为博弈主体,考虑价格杠杆对微电网储能充放电行为的影响,以配电网运行成本最低为目标对电价进行调整,下发给博弈从体。多微电网为博弈从体,考虑运行策略对容量规划的影响,以各微电网年化总成本最低为目标,建立微电网储能容量双层优化配置模型,确定对应电价下微电网的最优储能容量及运行策略。IEEE33节点系统算例分析表明,通过价格杠杆对微电网的储能容量进行优化配置后,既提高了微电网自身的收益,又减小了配电网的运行成本。     

计及分布式电源不确定性的多微网鲁棒博弈研究

多微网系统可以提高分布式电源消纳率和系统供电稳定性,分布式电源出力的不确定性却给多微网的日前调度带来挑战。文章综合考虑多微网系统中分布式电源出力不确定性和各微网间的非合作博弈行为,提出了一种针对多主体决策的非合作鲁棒博弈优化模型,并采用列约束生成算法对所构建模型进行求解,从而得到各微网在非合作博弈模式下的鲁棒Nash均衡解以及调度方案。仿真结果表明,与确定性调度方案相比,所构建的鲁棒博弈优化调度方案可以在保证微网运行经济性的同时,还具备一定的鲁棒性。     

Nash bargaining model for direct electricity trading on distribution side with multi-microgrids participation

随着售电侧电力市场改革的不断深入，研究多微电网参与下的配电侧直接电能交易具有重要意义。针对多微电网与负荷聚合商之间的直接电能交易，以各主体在传统交易方式下的最优效益作为谈判破裂点，提出了一种基于合作博弈论的纳什议价模型，模型中博弈参与者可获得帕累托最优效益。模型为非线性非凸问题，不易直接求解，将其分成求解支付和联盟效益最大化两个子问题。为保护交易主体内部隐私，联盟效益最大化问题采用交替方向乘子法进行分布式求解，交易双方在求解过程中仅需相互交换期望的交易电量。仿真结果表明该模型可以有效地提升交易双方的运营效益。     

考虑绿证-碳交易的多虚拟电厂混合博弈优化调度

为分析多个虚拟电厂间协同管理经济效益及低碳效益问题,提出了一种考虑绿证-碳交易的多虚拟电厂混合博弈优化调度方法。首先,建立混合博弈优化框架,分析电网运营商和虚拟电厂联盟间博弈关系。然后,构建以电网运营商为领导者、虚拟电厂为跟随者的混合博弈优化模型,并基于纳什谈判理论,将虚拟电厂成本最小化等效为联盟效益最大化和合作收益分配2个子问题。最后,将二分法和交替方向乘子法相结合求解混合博弈模型。算例分析表明所提模型能够降低虚拟电厂联盟的总成本及碳排放量,协调联盟间的运行,提升联盟经济性及低碳性,实现了联盟成员合作收益公平分配。     

基于主从博弈的风光储型微电网优化配置方法

随着微电网技术的发展和电力市场主体多样性的提高,微电网的投资权和经营权逐渐存在分离的情况。针对微电网投资决策主体与运营决策主体不一致的情形,基于主从博弈理论建立微电网优化配置模型。其中主体博弈者为微电网投资决策者,以微电网设备投资方案为博弈策略,以最小化综合投资成本为博弈目标;以微电网运营决策者为从体博弈者,以给定微电网配置方案下的系统优化运行计划为博弈策略,以最小化系统综合运行成本最小构成博弈的支付。分析得到模型的Nash均衡并采用混沌粒子群算法分别设计模型的主体模块和从体模块求解流程。仿真算例表明,所建立的主从博弈模型能够适用于微电网投资主体和经营主体分离下的微电网优化配置问题。研究成果可用于指导工程实践。     

考虑需求侧管理的光伏微电网多目标优化调度方法

针对考虑需求侧管理(DSM)的光伏微电网优化调度问题开展研究。首先,在对典型光伏微电网结构和运行状态进行简要分析的基础上,以系统总运行费用和储能循环电量最小为目标,综合考虑功率平衡、储能系统荷电状态(SOC)、负荷可转移的时间范围等约束条件,建立在分时电价和DSM机制下的光伏微电网多目标优化模型;其次,针对模型具有多目标、多约束和非线性等特点,提出基于非支配排序遗传算法(NSGA-II)的优化求解策略。最后,在Matlab平台上对不同场景下的具体算例进行仿真分析,获得光伏微电网优化调度问题的多组Pareto最优解集。通过分析不同日照条件下的典型调度方案,验证优化模型的合理性和有效性。     

A distributed optimization strategy for an island microgrid with price incentives

本文提出了一种基于多代理系统（multi-agent system,MAS）的孤岛微电网（microgrid,MG）实时经济调度分布式优化策略,其中孤岛微电网由发电供应商、电力用户和储能运营商等多运营主体组成。该策略考虑了电力用户参与电价制定的权利,经过系统内部多运营主体共同议价决策出电能交易的出清电价和交易电能量,实现了微电网内供需功率平衡。为保护交易过程中各运营主体的内部隐私权,模型采用了异步交替方向乘子法对联盟效益最大化模型进行求解。仿真结果验证了该策略的有效性。     

基于CDOA算法的配电网弹性提升方法

近年来频繁的极端灾害对电力系统的稳定运行提出新的挑战。将大型船舶微电网系统集成到配电网中以提高沿海地区或岛屿配电网的弹性和可靠性,提出一种考虑船舶微电网系统的配电网弹性提升方法。在建立最小化船舶微电网系统与配电网的总运行成本的同时,最大化配电网弹性的多目标优化模型;针对不同的系统分别构建船舶微电网系统与配电网系统的约束条件;为了克服模型求解的复杂性和非线性,采用集体决策优化算法（collective decision optimization algorithm, CDOA）对所提模型进行求解。仿真结果表明,在正常情况下,协调调度移动式船舶微电网系统可以提高网络的可靠性,而在极端灾害发生时,通过合理调度船舶微电网系统可以显著提高配电网的弹性,补偿灾后条件下的大量电力。     

基于碳交易与碳捕捉均衡成本的风光火储系统低碳调度技术

随着“双碳”目标的进一步应用与落地,多发电方式下的电力系统低碳运行问题逐渐与碳交易市场、低碳调度策略进行深度耦合,其本质上是考虑能源、社会、技术交互的综合电力优化调度控制问题。文章通过分析多能互补系统的多时间尺度调度机制,以系统的运行与碳交易成本作为优化目标,考虑电源侧、电网侧与储能侧的实时运行约束,构建了考虑碳交易与碳捕捉成本均衡的电网低碳调度模型。基于非支配排序遗传算法对机组的出力策略进行日前优化,达到运行成本、碳交易成本与碳捕捉成本的最优平衡。最后通过风光火储电网的实际算例,验证了算法的有效性。     

基于策略驱动的混合能源微电网动态调度

针对混合能源微电网动态调度优化问题,提出基于多模式调度策略和调度激励相结合的策略驱动优化调度方法,以实现储能单元与外部电网功率互补,优化电源出力。首先,综合考虑混合能源微电网基本结构,建立微电网模型,基于爬坡功率、发电单元出力、能量守恒等约束条件,提出运行成本和环境整治成本最小的目标函数;其次,在成功经验和专家知识的基础上,结合调度激励机制提出微电网调度策略驱动模型;最后,通过Matlab仿真及算法对比表明,该优化算法具有收敛速度快、局部与全局的搜索能力强等特点。     

基于多策略改进PSO算法的微电网优化调度研究

为解决微电网中随机性、波动性和分布式电源出力管理困难问题,提出一种并网模式下微电网优化调度的综合经济模型。首先,考虑蓄电池和峰谷电价的影响,计及失负荷和蓄电池超容惩罚成本,建立以微电网运行成本和污染物排放成本最低的目标函数;其次,引入白鲨优化算法（WSO）的全局动态捕猎特性,对粒子群优化算法（PSO）进行了Tent混沌映射、动态时间因子和多项式变异的多策略改进,并将其应用于求解多目标多约束非线性的微电网优化问题。仿真结果表明,与PSO算法和麻雀搜索算法（SSA）相比,改进PSO算法用于微电网优化调度可降低微电网运行成本、减少环境污染并提高新能源供电的可靠性。     

多智能用户微电网的分层分时能量管理

针对存在多智能用户的微电网能量管理,提出了一种分层分时的控制架构和多时间尺度管理策略。根据能量在微电网内部不同供电模块间的流动,建立系统的分层模型和基于不同时间尺度控制结构的能量管理优化问题。并针对上下两层优化问题分别采用不同时间尺度进行优化。在慢时间尺度内求解上层优化调度问题以实现在长时间内对能量的优化调度;在快时间尺度内求解负荷实时优化调度问题,实现短期内对用户需求的实时供应。最后,通过数值仿真证明算法有有效性。     

实时电价理论下含蓄电池的微电网系统运行优化

在实时电价理论指导下,针对微电网系统并网运行优化的问题,提出一种直观的启发式微电网并网运行优化调度策略。该策略根据分时电价机制将全天划分为峰、平、谷3种时段。根据当前调度时刻所处不同时段和蓄电池荷电状态所处的不同范围,建立分时段运行控制策略。在比较各微源实时电价与主网实时电价的基础上,设计阶梯性的蓄电池罚系数,并计入目标函数。采用Pareto寻优路径非支配排序遗传算法(POP NSGA-Ⅱ)优化可控型微源出力、蓄电池充放电及微电网与主网的交互功率,实现微电网对主网移峰填谷的作用,提高微电网运行的经济性。以一个典型的冷热电联供型微电网的日调度优化为算例,验证所提策略和模型的有效性。     

考虑储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度策略

为减少电力行业发电过程中碳排放对环境的污染、提升风电消纳比例,文章提出了综合考虑储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度策略。首先,在分析系统产生弃风原因的基础上,对引入电储能提升系统灵活性进而促进风电消纳的机理进行研究;其次,分析碳交易机制对电热联合系统的影响并建立碳交易成本模型;然后,构建以总成本最低为目标的优化调度模型,综合考虑火电、热电机组运行成本、风电运行维护成本及弃风惩罚费用、储能装置运行成本、碳交易成本及系统各单元约束;在保证系统安全可靠的基础上采用Yalmip/Gurobi对所建模型进行求解;最后,通过算例对比分析,验证了碳交易对电热联合系统能源结构的优化作用,以及在碳交易下,储能的参与对于进一步提升系统新能源利用率和经济环境效益的有效性。     

电力市场环境下考虑投标决策的微电网运行鲁棒优化

文章研究了微电网在电力批发市场的投标决策问题,旨在满足自身供电可靠性的前提下,达到运营经济性的最大化。微电网既可作为售电主体,也可作为购电主体参与电力批发市场的交易,并通过考虑其中的可再生能源和负荷的不确定性,构建了微电网日前市场投标和运行决策的两阶段鲁棒优化模型。在模型的第一阶段,微电网运营商评估其发电能力和负荷的情况下,确定了日前市场的投标量;在模型的第二阶段,微电网运营商根据其日前市场的投标量进行优化运行。为了简化模型求解,将两阶段鲁棒优化模型转化成等价的二次规划模型,采用Matlab/CPLEX软件对模型求解。算例结果显示,文章所提出的模型实现了微电网运营商投标与运行的协同优化,提升了微电网运营商的经济性,验证了该模型的有效性。