基于双层博弈的配电网与多综合能源微网协调优化

为充分挖掘综合能源微网(integrated energy microgrid, IEM)的潜在价值,促进可再生能源消纳,针对同一配电网下的多个IEM协同管理问题进行研究,提出了一种基于双层博弈的配电网-多IEM协同优化模型。对于IEM模型的构建,考虑在热电联产机组中加入碳捕集系统以及电转气装置,用来获取低碳效益。同时,针对IEM中可再生能源与负荷不确定性问题,采用鲁棒区间规划进行处理。首先,构建配电网运营商(distribution system operator,DSO)与IEM联盟系统模型框架,分析其不同主体间的博弈关系。其次,对于双层博弈,分为主从博弈与合作博弈。DSO作为博弈领导者,以自身效益最大为目标制定电价引导IEM联盟响应。IEM联盟作为博弈跟随者,以自身运行成本最小为目标,通过成员间互相合作能源共享响应DSO的决策。同时采用纳什谈判理论解决IEM联盟的合作运行问题,使用二分法与交替方向乘子法结合求解模型。最后,在算例中验证所提模型与方法的可行性和有效性。     

基于主从博弈的配电网与多微网双层优化研究

针对配电网与多微网系统（multi-microgrids,MMG）间的电能交互和能源协调问题,提出了一种配电网运营商（distribution system operator,DSO）设定电能交互价格的方法,以协调MMG系统的能量交易。构建了DSO与MMG的电能交易框架,分析了两者的主从博弈关系,并引进P2G与CCS联合装置（P2G-CCS）改进传统CHP机组,以降低碳排放;建立了基于Stackelberg理论的DSO与MMG主从博弈优化模型,通过上层DSO设定电能交互价格,引导下层MMG系统运行优化,使其对DSO的决策进行响应;利用二分法分布式优化算法结合CPLEX求解器对所建立模型进行求解。结果表明,该文提出的博弈模型有效地协调了MMG的优化运行,在碳排放方面,证明了CCS-P2G的引入,有效减少了微网运行过程中的碳排放量。     

含规模化5G基站租赁共享储能的配电网混合博弈优化调度

传统供电方式下规模化5G基站面临高昂运行成本,为进一步协调5G基站电源侧能源结构低碳经济转型与电网侧灵活性调节能力提升,文章提出了一种含规模化光伏集成5G基站租赁共享储能系统的主动配电网混合博弈优化调度方法。以主动配电网为主体,多电信运营商与共享储能运营商组成5G基站联盟为从体,构建主从博弈优化模型,并采用二分法进行求解,得出主动配电网最优分时电价策略与5G基站联盟优化运行策略。考虑5G基站联盟各主体间的电量交互与成本分摊,基于纳什谈判理论构建多电信运营商与共享储能运营商合作博弈运行模型,并将其等效为5G基站联盟运营效益最大化子问题与电量交易支付谈判子问题,在此基础上,提出基于交替方向乘子法的分布式算法进行求解。最后,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

计及需求响应和混合博弈含多微网主动配电网协调优化

针对含多类型微网的配电网安全经济运行问题,构建以各主体成本最小化为目标的混合博弈模型。首先,采用聚类方法削减场景,计及多类型负荷的综合需求响应构建主从博弈模型。配电网作为领导者,以运行成本最小为目标制定与微网交易电价,多类型微网作为跟随者在优化电价下形成合作联盟制定微网间交易电价和利益分配机制,通过优化交易电价和微网购、售电计划的耦合决策作用实现不同利益主体的双赢局面。其次,计及交互功率对配电网安全运行的影响,提出考虑配电网潮流的协调优化方法。针对模型特征,采用改进状态转移算法（ASTA）求解主体模型,从体模型采用Cplex求解器求解,主从模型相互影响获取混合博弈模型的均衡策略。最后,仿真结果验证了所提出方法的有效性和合理性。     

基于主从博弈的配电网-多综合能源系统协调规划

为充分利用综合能源系统(IES)潜在的可靠性价值,延缓电网投资,降低供能成本,提出一种基于主从博弈的配电网-多IES协调规划模型。确立配电网投资运营商(DSO)与IES投资运营商在供需互动下的主从博弈关系;利用奖惩协议提出考虑可靠性差异的DSO电价定价模型,在价格机制作用下,建立主从博弈规划模型,上层领导者DSO以利润最大为目标同时优化电价制定和扩展规划策略,下层跟随者各IES投资运营商以成本最小为目标同时优化规划和运行策略;通过算例验证了主从博弈规划方法能够提高各主体的经济效益,降低整体供能成本,同时分析了用户可靠性需求变化对各主体投资规划以及整体供能成本的影响。     

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。     

基于动态定价的虚拟电厂博弈能源管理模型

针对传统电网电价垄断模式造成市场积极性不高的现象,提出了基于动态定价的一主多从博弈能源交易模型。通过设立多场景分析综合能源系统中配电网运营商和虚拟电厂之间的能源交易量,求出Stackelberg博弈纳什均衡解。在博弈过程中,配电网运营商作为领导者负责汇总虚拟电厂的交易电量,通过考虑虚拟电厂的价格响应行为决定交易电价从而最大化经济效益。虚拟电厂作为追随者,以最小化运行成本为目标,根据交易电价决定交易电量。同时,提出了Kriging元模型与遗传优化算法相结合的求解方法,在简化计算量的同时求解出双方的均衡解。最后通过算例分析证明,所提博弈模型和优化算法能够在提高求解效率的同时提高双方经济效益。     

区域配电网内分布式电源和负载联盟交易模式设计和分析

分布式电源和负载可在配电侧形成电能供给和消费的联盟,并参与区域电力市场交易。相比于单独进行交易,这样的联盟通过帮助市场能力较弱的分布式电源和负载参与到配电网市场中,推动配电网中的中小型负载和分布式电源之间的直购电业务的发展,促进配电网侧的电力市场形成;同时利用市场信号引导分布式电源和负载的电能生产和消费过程,使得它们获得更多的经济利益,促进分布式可再生能源的发展。文中给出了区域配电网中联盟交易模式的存在条件,并且基于公用电网的作用和合作博弈理论,建立了相应的交易价格模型。进一步,以集成售电商的收益为优化目标,构建了联盟选择和定价的优化决策模型。仿真算例说明了联盟交易模式的理论可行性,证明了在不同运行场景中所提优化决策模型的有效性。     

基于分布式分支界限算法的产消者联盟电能交易策略

随着分布式能源在配电网中的高比例渗透,产消者作为新型主体参与市场竞争日益受到关注。基于合作博弈的产消者联盟电能交易可增加产消者的整体收益,产消者采用动态联盟结构可提升对环境变化的适应协调能力。为此,提出基于多代理系统（MAS）的产消者联盟运行框架,以及在此框架下产消者联盟电能交易的双层优化模型。上层模型使用分布式分支界限算法求解最优联盟结构下的产消者电能交易策略;下层模型根据更新的交易电价调整产消者购售电计划。最后通过仿真算例验证了所提方法的合理性、有效性及模型的可扩展性。     

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。     

考虑配网潮流的多微网集中式交易定价策略

随着微网在配电侧的发展,如何在满足配电网潮流约束的基础上,实现微网的交易诉求成为关键问题。该文提出一种由配电网制定电价,微网对定价策略作出响应的集中式电能交易框架。首先,分别针对配电网与微网建立考虑其效益与约束的交易模型;然后,基于配电网与微网交易中体现的主从关系建立主从博弈模型;最后,采用双层迭代优化方法求解,为了保证迭代求解过程中配电网潮流计算的可行性,引入二阶锥松弛方法和松弛变量处理配电网模型。在IEEE 33节点系统算例中表明,相比于电网电价,该文所提定价策略,可满足配电网潮流约束,降低网络损耗,同时增加配电网交易收益与各微网运行效益。     

电力P2P交易中计及社会福利的产消者合作联盟

随着分布式清洁能源发电技术的发展,传统电力用户逐渐转变为电能产消者,并可采用合作联盟形式参与电力P2P(peer to peer)交易,促进分布式清洁能源就地消纳。该文通过从源端和传输端分别核算碳减排量的方法,构建一类考虑经济效益和环境效益的社会福利函数,研究分布式电能产消者通过合作联盟形式实现社会福利最大化的途径。设计一种依据产消者对联盟社会福利贡献值分配合作剩余的机制,激励产消者合作的积极性以维持联盟的稳定。算例分析表明：相较于P2G(peer-to-grid)交易和非合作P2P交易,产消者以合作联盟方式参与电力P2P交易的社会福利分别提升了62.62%、33.79%。因此,以市场化的方式组建合作联盟参与电力P2P交易并合理分配利益,可挖掘分布式清洁能源就地消纳的潜力,促进能源消费的绿色低碳转型。     

基于博弈的多综合能源微网系统优化运行策略

针对考虑综合需求响应和电能交互的冷热电联供多综合能源微网系统，提出一种基于博弈的多综合能源微网优化运行策略。首先，建立各微网运营商与用户之间的双层主从博弈模型，并利用Karush-Kuhn-Tucker (KKT)条件和强对偶定理将双层优化模型转化为单层线性优化模型，以便于快速求解；其次，利用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)对合作联盟中各微网运营商进行分布式优化求解，以保护各微网运营商的信息隐私，针对含电能互济的微网运营商之间利益分配问题，提出基于Shapley值法的合作博弈运行策略；最后，通过算例仿真验证了所提模型和方法的有效性。     

基于主从博弈的含电动汽车虚拟电厂协调调度

电动汽车作为配电网中最为重要的主动负荷,其充电优化管理成为目前售电侧开放下的重点研究领域之一。而虚拟电厂作为电网分布式能源管理的重要解决方案,其传统定义侧重于在发电侧聚合小容量分布式能源以提高可再生能源在电网中的消纳程度。结合售电侧开放下的电力市场改革需求,文中提出以虚拟电厂作为售电实体参与电动汽车充电管理的协调调度优化模型。在能量市场交易模型中,虚拟电厂作为分布式能源与电动汽车的聚合代理商参与电力市场电能申报与交易;在主从博弈模型中,虚拟电厂通过主从博弈制定合理的售电价格引导电动汽车的有序充电入网,并通过协调调度集中整合优化分布式能源。算例分析表明,通过虚拟电厂的集中优化管理可以有效实现分布式能源与电动汽车的能源互补并提升整体运行经济性。     

考虑价格歧视的端对端正负瓦特耦合市场:基于纳什谈判的合作模型EI北大核心CSCD

在碳达峰、碳中和的能源转型背景下,正负瓦特能量共享市场将是电力市场转型的重要方向之一。针对正负瓦特市场中能源共享的定价机制与多方合作模型展开研究。基于能源共享的定义,建立了去中心化的共享交易机制,并通过与中心化模型进行比较,证明了去中心化交易市场的效率。在传统去中心化的市场中考虑正负瓦特的交易与价格歧视的机制,通过引入价格歧视增强了能源产消者参与市场的积极性。基于纳什谈判模型建立能源产消者与系统运营商的合作关系,并将其等效为联盟效益最大化和交易支付谈判2个子问题,应用增广Benders分解算法在求解过程中保护各方主体的隐私。最后,通过仿真算例验证了价格歧视机制对能源产消者和系统运营商效益的积极影响。此外,基于纳什谈判的合作博弈可以产生额外的联盟合作效益,实现能源共享市场各主体效用的Pareto改进;去中心化的结构可以保证信息对称,促进市场公平。     

园区能源供需价量双层Stackelberg博弈模型

针对园区能源交易中能源商和用户的价量优化问题,提出园区能源供需价量双层Stackelberg博弈模型。上层模型能源商以实现自身利益最大化为目标,考虑多能流率平衡约束和外网交互约束、电转气、储电/热和燃气轮机等源储约束,通过竞争决定能源价格;下层模型考虑用户用能需求响应,以用能成本最小化为目标,考虑负荷需求约束,根据能源商的决策价格,决定用能需求,能源商进一步根据用户用能需求优化能源价格,反复迭代至收敛。算例结果显示所提方法能有效实现双方效益最大化。     

计及电动汽车的综合能源系统多主体协同低碳经济调度

针对未充分挖掘具有源荷双重特性的电动汽车集群调度潜力以辅助电力系统低碳运行的问题,提出了计及电动汽车的综合能源系统内多主体协同低碳经济调度策略。首先,考虑综合能源系统内多主体的电能交易构建了风电主体优化运行模型、计及碳捕集与电转气系统综合灵活运行的电-热耦合系统优化运行模型以及电动汽车主体优化运行模型;其次,基于纳什谈判理论建立了综合能源系统内多主体合作运行模型,将其分解为多主体联盟效益最大化子问题和电能交易支付谈判子问题,并采用交替方向乘子法对上述两个子问题进行了分布式求解以保护各主体的隐私;最后,通过算例仿真验证了所提策略能够充分挖掘碳捕集-电转气系统和电动汽车集群支撑风电消纳实现综合能源系统碳减排的潜力,提高各主体的运行效益以及合作联盟的整体效益,有效实现综合能源系统内各主体协同互济,促进新能源消纳、提升系统低碳性和经济性。     

多微电网系统优化调度的混合博弈模型及求解

考虑微电网MG(microgrid)与微电网聚合商MA(microgrid aggregator)的不同利益主体性，提出基于混合博弈的多微电网系统MMS(multi-microgrid system)双层优化调度模型及其求解方法。首先，分别构建上层MA与MMS间的Stackelberg博弈模型和下层各MG间的合作博弈模型，上层以最大化MA收益为目标函数，下层以最小化MMS合作联盟的运行成本为目标函数并采用Shapley值法对联盟进行利益分配。其次，上层应用粒子群优化算法求解得到内部交易电价并传递给下层，下层基于内部交易电价并利用交替方向乘子法对解耦后的各MG进行分布式优化调度。最后通过算例仿真，验证了本文所提模型的合理性和有效性。     

基于动态电价机制的用户侧分布式储能电能交易策略

用户侧分布式储能具备优化用户电力负荷曲线和协调消纳系统侧可再生能源发电的能力。提出一种基于动态电价机制的配电系统用户侧分布式储能电能交易策略。首先,该策略在充分考虑新能源出力和用户电能需求不确定性的基础上,构建用户侧分布式储能和配电系统的日前电能调度模型;然后,根据动态电价机制对用户侧分布式储能调度计划和系统侧可再生能源消纳水平的影响,建立基于主从博弈的配电网运营商和用户侧储能运营商的电能交易模型,并采用启发式算法获取博弈模型的均衡解;最后,通过算例验证了所提电能交易策略可有效提升配电网运营商的经济效益与新能源消纳水平,并降低用户侧的运行成本。     

计及主/被动需求响应下基于合作博弈的微网–配电网协调优化调度

随着含高比例可再生能源的并网型微网不断增加,微网与配电网的交互更加紧密。为解决两者作为不同利益主体双方利益分配问题,提出一种计及主/被动需求响应下基于合作博弈的微网-配电网协调优化模型。首先,考虑消费者心理学,建立了基于Logistic模糊函数的电负荷主动需求响应模型。然后,建立了以最优热电比为目标的热负荷被动需求响应模型。最后,微网与配电网作为参与者组成合作联盟,以讨价还价理论为核心,各自利益与联盟利益最大化为目标,协商确定了交互电价与交互功率,用改进的Shapley分配法分配了组成联盟后的额外收益,并通过基于参数自学习的自适应二次变异差分进化算法对其求解。通过算例分析对比可知,用户、微网、配电网三方利益均有所提升,证明了所提方案的合理性。