园区综合能源系统多目标优化调度与合作博弈求解

环境问题和低碳政策加剧了综合能源系统优化运营策略的碳排放压力。针对该问题,建立了园区综合能源系统运行下的多目标优化调度模型,该模型考虑了以总运行成本和碳排放分别描述调度策略的经济性与环保性。针对多目标权重选择易存在主观性偏差的问题,将多目标优化问题转化为经济性与环保性的合作博弈,并提出了基于卡罗需-库恩-塔克（KKT）条件下的多目标Parato前沿求解方法,进而采用基于安德森加速的ADMM算法计算合作博弈解。采用合作竞争博弈思想来确定实现的经济性与环保性两个目标之间的相协调的折中方案和最佳调度运行策略。最终算例部分通过分析四个季节典型日的园区综合能源系统优化调度策略,对所提方法进行了多场景验证,结果表明,所提方法可以在运行成本和碳排放之间做出合理的权衡。     

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。     

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。     

基于联盟博弈的综合能源系统优化运行方法

随着能源行业的不断改革与发展,未来的能源体系将变得更加多元化,综合能源系统中多种能源的有机整合和集成互补将成为发展趋势。提出了一种基于联盟博弈的综合能源系统优化运行方法,首先在包含风电、光伏等分布式能源发电的能源集线器模型基础上,建立了考虑综合需求响应的双层优化模型,上层为最大化能源供应商收益,下层为最小化用户购能成本;其次,构建了适用于能源集线器的不可转移支付联盟博弈模型,实现了能源集线器间的协作运行,并采用分布式联盟构造博弈算法进行求解;最后的算例验证了模型和方法的可行性和有效性,该方法减少了弃风和弃光的能源浪费,降低了购能成本,提升了系统的经济性和灵活性。     

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。     

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。     

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。     

基于合作博弈的综合能源服务商现货市场风险规避策略

随着多能耦合的加强和能源改革的推进,综合能源市场逐步建立,其中综合能源现货市场的剧烈价格波动给综合能源服务商带来了较大的风险。针对该问题提出了一种基于合作博弈的综合能源服务商现货市场风险规避策略,首先建立了基于风险价值理论的现货市场交易风险评估模型,其次通过建立综合能源服务商间的合作联盟,降低整体联盟的现货市场交易风险,最后采用Shapley值法对联盟中的成员进行风险分摊,并提出一个该风险分摊结果的交易规则。算例结果表明,综合能源服务商通过结成联盟,可以有效降低其参与现货市场的风险,基于Shapley值的风险分摊方法保证了分配的公平和联盟的稳定,验证了该模型的有效性和可行性。     

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。     

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。     

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。