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。     

多园区综合能源系统分区自治式能量合作社区及联合优化调度

多园区综合能源系统具有能源互济互联、协调合作运行、利益主体多元的重要特征,这对各园区间能量交互与协同管理提出了自主自治、隐私安全等要求。为此就多园区综合能源系统能量交易模式及物理实现架构,提出一种分区自治式能量合作社区及优化调度模式。首先针对能量交易模式,引入能源供需比和讨价还价博弈模型,构建合作社区内部交易及其定价机制,模拟能源供需形势及利益分配对社区内部交易的影响,有效激励园区参与合作;其次针对物理实现架构,构建各园区内综合能源系统模型及园区间输送管网模型,建立多园区系统的联合优化调度模型,应用交替方向乘子法分布式求解架构提出了上、下分层的解算方法,实现合作社区能源交互交易,保证园区交易自主、运行自治、信息隐私;最后算例验证了该合作社区与调度模式能够充分挖掘园区互济效益,实现共享收益公平分配,促进园区可持续合作共赢,提升能源利用效率。     

不确定性环境下基于合作博弈的综合能源系统分布式优化

对于含有多个园区级主体的多园区综合能源系统,其优化运行过程中面临着多主体利益分配冲突、信息隐私保护以及风光出力随机波动等挑战性问题。对此,在考虑风光不确定性影响下,提出一种基于合作博弈的多园区综合能源系统分布式优化方法。首先,基于博弈论建立多园区系统合作博弈模型,并根据Shapley值进行利益分配;其次,采用交替方向乘子法解耦不同园区级系统,通过交互迭代实现分布式求解,解决多主体参与下的信息隐私保护问题;再次,结合场景法与条件风险价值理论量化表达风光出力的随机波动特性,建立不确定性环境下的系统优化模型并求解;最后,通过算例仿真验证了所提模型在提升整体经济效益、确保各主体信息安全性以及适应不确定性环境方面的有效性。     

基于合作博弈的多区域综合能源系统优化调度

为了提高能源利用效率,近年来综合能源系统（IES）受到越来越多的关注。在多区域IES互联体系下,从概率论角度提出了综合能源互联系统利益分配机制。首先构建了多区域IES在合作博弈下的联盟总日运行费用模型,模型中计及了不同区域IES间可通过微电网和微热网实现电能和热能的交互;其次,从概率论角度分析了联盟形成的条件概率并构建了个体IES边际贡献模型,进而提出了IES合作博弈分配机制;最后,基于案例分析对所提机制的有效性进行验证。仿真结果表明,所提利益分配机制可保证能源互联系统中各IES均能够获益,保证了联盟利益分配的合理性和公正性。     

基于分层分布式调度的多园区服务商与综合能源供应商两级协调优化运行模型

在用能形态转变关键期,有关园区级综合能源系统的试点项目集中涌现。多个园区以不同参与主体接入电力系统与热力系统构成的区域综合能源系统,带来利益冲突与交互功率不匹配问题。为此,基于交替方向乘子分布式算法,建立了多园区服务商与综合能源供应商的两级协调优化运行模型。上级综合能源供应商运营管理电网与热网构成的区域综合能源系统,下级各园区服务商控制管理各园区级综合能源系统。上级模型中针对热电能源本身特性,建立供需实时平衡的配电网以及考虑热能传输延时性的热网模型;在下级模型中利用多能转换设备实现能源的梯级利用。该文提出的两级协调运行模型基于ADMM(alternatingdirectionmethod of multipliers)分布式算法,利用复制变量法解耦上下层交互功率保护参与主体隐私信息,利用惩罚因子调整参与主体调度策略,在多次迭代互动中实现上下层协调运行。以苏州同里某新能源智慧园区为算例,验证所建模型可保护各参与主体隐私,同时满足整体运行成本最低,并分析不同调度模式以及不同运行场景对系统运行结果的影响。     

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。     

基于合作博弈的多综合能源服务商运行优化策略

随着能源市场化的发展,综合能源服务商(integrated energy services company,IESC)将取代原有的能源网络对用户提供能源服务。在区域综合能源系统中,可能存在多个综合能源服务商,其既可直接与上级能源系统进行能源交易,又可以与同区域中的其他服务商进行交易。利用能源枢纽对综合能源服务商建模,考虑多综合能源服务商参与日前能源交易,提出一种基于纳什议价模型的合作博弈运行策略,进而将纳什议价模型转化为2个可求解的线性子问题并利用分布式算法顺序求解。最后,通过算例仿真验证了所提模型和方法能够实现多综合能源服务商之间的合作博弈,有效降低综合能源服务商总成本。     

基于纳什谈判考虑能源共享的区域综合能源系统优化配置

为了解决“双碳”背景下考虑能源共享的多区域综合能源系统协同规划和分属于不同投资主体的综合能源系统利益竞争问题,提出了基于纳什谈判合作博弈理论的多综合能源系统联合规划方法。首先,建立考虑碳交易和各主体间电能共享的配置与运行优化模型。在此基础上,建立基于纳什谈判的多主体合作规划模型,将其转化为社会成本最小化和支付效益最大化两个子问题,并构造两个子问题的增广拉格朗日函数。其次,为了保护规划阶段各主体的数据隐私以及提高算法计算的容错性,采用交替方向乘子分布式算法求解两个子问题的纳什均衡解。最后,通过算例结果表明各主体经过合作规划后,可以明显地降低各主体的规划成本,且保证各系统的可靠运行,验证了所提合作规划模型和方法的有效性。     

计及多能源集线器的电热综合能源系统分布式优化

由于电热综合能源系统各主体信息不共享、存在隐私保护等,区域内不同主体的自治决策和通信安全变得至关重要。为此,提出一种基于交替方向乘子法(ADMM)的电热综合能源分布式优化方法,以实现电热综合能源系统中能源集线器(EH)的自治决策和分布式优化。建立了电热综合能源系统与EH的优化调度模型,并建立了基于ADMM的电热综合能源系统分布式优化模型,实现了综合能源系统运营商与多个EH运营商的分布式功率交互。同时,采用自适应步长的方法求解所建立的模型,提高了算法的收敛性。     

基于ADMM算法的多主体综合能源系统分布式协同优化研究

针对多园区综合能源系统的分布式调度问题,本文构造了多园区综合能源系统的多主体架构,提出了一种分布式经济调度的基本框架,建立了多决策主体的集中式优化调度模型;利用交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM),引入功率协调变量解耦园区间互济功率,将集中式优化调度转换为具有一致性的各园区分散自治子优化问题,构建了基于ADMM分布式调度模型与算法,实现了与集中式优化调度几乎一致的优化结果,同时克服了集中式方法信息隐私安全性低、通信成本高、建模复杂、求解难度大等缺陷。最后,分别以简单和复杂的多园区综合能源系统为算例,验证了ADMM算法的计算性能及其相较于集中式方法的特点和优势。     

基于双层模仿学习的多园区综合能源系统分布式协同优化调度

针对多园区综合能源系统协同调度存在的源荷及电价等多重不确定性因素和隐私保护问题,提出一种分布式协同双层优化模型。模型上层采用通信神经网络依据即时信息决策各园区储能动作,通过模仿学习进行监督式训练,使智能体获得预测决策一体化功能;下层由各园区采用交替方向乘子法进行分布式优化,得到其他设备动作及园区间电力交互量,形成当前时段完整的多园区分布式协同优化运行方案,并提出了考虑上级电网实时电价和多园区系统供求关系的园区间交易机制以保障各园区利益。算例证明所提方法不依赖于对源荷及电价等不确定性因素的准确预测,能够在保护各园区数据隐私的前提下达到与理论最优策略接近的性能。     

基于目标级联法的园区综合能源系统多主体日前经济优化调度

园区综合能源系统运营商和用户主体之间存在复杂的利益博弈关系,因此研究如何在提高系统整体经济效益的同时平衡各方主体利益具有必要性。为此,提出一种考虑多主体利益的园区综合能源系统日前经济优化调度策略。首先,考虑利用园区综合能源系统多能协同互补优势参与需求响应市场交易,建立两级递阶经济优化调度模型：上层是以运行利润最大为目标的运营商优化调度模型,下层是以用能成本最小为目标的用户优化响应模型。其次,采用基于目标级联法的分布式优化算法实现上下层模型的解耦和独立并行求解。最后,通过算例分析验证了所提策略通过综合需求响应可实现园区供、用能侧可调资源的协同优化,并通过分布式求解使各主体经济效益均达到最优。     

考虑不确定性和楼宇储热的区域综合能源系统分布式优化调度

为了充分发挥多个区域综合能源系统(RIES)能量互补的优势,有效降低新能源随机波动对系统安全稳定运行的影响,基于条件风险价值(CVaR)理论,提出了一种考虑楼宇储热的RIES分布式优化调度方法。根据楼宇的热动态特性,建立楼宇等效虚拟热储能模型以及RIES优化调度模型;引入CVaR理论处理新能源出力的不确定性,实现系统运行成本和风险水平的权衡;建立RIES能量共享模型,并采用自适应步长交替方向乘子法实现模型的分布式求解;根据各RIES的交互贡献度,对RIES能量共享的收益进行分配。算例测试结果表明,所提方法能有效降低各RIES的运行成本,并在兼顾鲁棒性与经济性的同时实现RIES利润的公平合理分配。     

计及云边协同的园区综合能源系统双层能量优化

深入挖掘园区综合能源系统内部多能耦合利用以及综合需求响应潜力,对系统内灵活性资源进行储能化建模,并将虚拟储能资源按照参与优化调度的时间尺度进行划分,提出了日前、日内2个阶段的园区综合能源系统优化调度方法,在日前阶段建立了热电协同优化模型,在日内阶段基于日前调度结果建立了电功率快速调整模型。进一步地,为充分发挥综合能源系统中各园区资源的时空互补优势,从多时间尺度、多主体角度提出适用于实时阶段的计及云边协同的综合能源系统双层能量优化方法。基于各园区可再生能源发电和电负荷的最新预测结果,在能量管理云平台建立了满足系统整体运行经济性目标的实时能量优化模型,在边缘控制器利用模型预测控制方法建立了以日内优化结果为参考值的精细化调控模型,并采用交替方向乘子法求解,以实现园区自身利益与综合能源系统总体效益的均衡。仿真结果表明,通过园区间联络线的传输功率协调以及电储能、动态可控负荷的辅助调用,可有效平抑可再生能源出力和电负荷需求的实时波动,提高系统整体运行调控的鲁棒性与有效性。     

考虑能源效率的综合能源系统多目标优化调度

为提高综合能源系统的能源利用效率,提出一种考虑能效的多目标优化模型与求解方法.首先,分析影响综合能源系统的能源流动环节效率的因素.然后,以运行成本最低为目标建立经济性目标函数,以能源利用效率最优为目标建立能效目标函数,采用加权系数法将多目标优化转化为单目标优化.最后,采用模型预测控制进行优化调度,设立仅考虑单一目标与考...     

考虑居民热负荷主动需求响应的园区综合能源系统分布式优化运行方法

主动需求侧响应(active demand response,ADR)不仅可降低综合能源系统运行和投资费用,还可应用其灵活性更多地消纳清洁间歇性可再生能源和降低碳排放。为深度挖掘居民热负荷动态特性所蕴含的灵活性ADR资源以及考虑用户隐私需要,该文通过对其进行精细化建模,提出了一种可适用于多用户的园区综合能源系统分布式优化运行方法。首先,对居民热负荷ADR资源进行精细化状态空间建模;其次,以此为基础,建立考虑居民热用户ADR的园区综合能源系统优化运行模型;然后,考虑用户隐私保护需要,提出基于交替方向乘子法将系统整体大规模优化问题解耦为供给侧和需求侧子问题后实现分布式精确求解;最后,通过对含128户居民用户的典型园区综合能源系统算例进行分析,验证了该文方法的有效性。     

考虑园区综合能源系统接入的主动配电网多目标优化调度

冷热电能量耦合性日渐加强,实现多能源系统一体化运行优化是重点关注的问题。以园区综合能源系统接入主动配电网为背景,研究了园区综合能源系统和主动配电网的协调调度。首先,建立了以综合成本为优化目标的园区综合能源系统调度模型。其次,建立了含园区综合能源系统、分布式电源、储能设备、柔性负荷的主动配电网的多源协调调度模型,目标函数为调度成本、负荷曲线方差和可再生能源弃电量。再次,采用目标级联法结合粒子群算法对模型进行求解。最后,在改进IEEE 33节点系统进行算例分析,验证了模型和求解方法的有效性。     

计及需求响应的居民社区综合能源系统多目标优化调度

用电时间集中的特点使居民负荷成为电力峰荷的主要组成部分,同时随着综合能源系统的发展,需求侧响应已成为缓解供需两侧矛盾的有效途径。以社区综合能源系统为研究对象,综合考虑经济、低碳和居民需求侧响应的潜力,通过模糊隶属度函数,构建以满意度最优为目标的调度模型,并通过对中国某地区的某住宅区进行实证研究。结果表明,服务商利润提高,居民成本降低27.50%,碳处理量减少25.35%,证明了所提模型能够实现供能侧与用能侧的双赢,助力实现双碳目标。