基于主从博弈的配电网扩展规划

随着电力体制改革的不断推进以及“碳达峰、碳中和”的愿景,给电力行业的发展带来一系列机遇与挑战。以我国的电力改革实际情况为背景,提出一种基于主从博弈的配电网扩展规划双层优化模型。上层配网公司作为主导者,以最小投资运行成本为目标,同时考虑了各配网公司间的博弈关系;下层独立系统运营商作为追随者,根据负荷需求以发电成本最小为目标决策出节点边际电价。针对模型难以求解的问题,采用原对偶公式将双层博弈问题转化为离散约束广义纳什均衡问题进行求解。仿真结果表明：考虑市场环境下多个配网公司间的博弈关系可有效降低规划成本,保证了市场投资运营主体规划策略的精确性和有效性。     

基于主从博弈的多主体投资多微网系统优化配置

随着越来越多微电网协同运行,微网与微网间、微网与配网间电能交互过程愈发复杂,同时也影响着微网运营商及配网运营商的投资利益。为了探索两者间联合投资的最佳规划策略,提出一种基于主从博弈的多主体投资多微网系统优化配置方法。首先,在多微网系统模型基础上,构建考虑多微电网运营商运行成本、经济收益,以及配电网运营商投资微电网成本、延缓配电网升级及售购电收益的函数模型。然后,分别以多微网系统支付函数最小和配网收益最大为目标建立主从博弈模型,并提出自适应遗传算法与粒子群算法相结合的算法,求解多微网系统分布式电源最优配置。最后,通过4组方案进行对比实验,证明了所提规划方法能更好地平衡多微网运营商和配网运营商间的收益。     

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。     

基于多主体主从博弈的负荷聚合商经济优化模型

在未来电力市场环境下,针对具有不同利益诉求的主体实现经济优化调度问题,基于电价型需求响应与主从博弈,提出了以负荷聚合商经济效益最大、电动汽车与空调各自用电成本最低、分布式电源运营商经济效益最大为目标的经济优化模型。通过优化负荷聚合商发布的电价信息、调整电动汽车与空调各自用电策略以及改变分布式电源运营商售电策略实现纳什均衡。利用仿真验证了所提模型在优化各主体经济性的同时能有效降低负荷峰谷差,提高新能源利用率。     

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。     

多主体联合投资微电网源–储多策略有限理性决策演化博弈容量规划

针对多主体联合投资单一微电网源–储规划场景中难以平衡多投资主体利益冲突,以及传统博弈方法假设参与人完全理性的局限性,提出一种配电网运营商与微电网运营商联合投资的基于演化博弈微电网源–储容量规划新方法。首先,建立微电网系统及内部源、储模型,并结合峰谷电价确定含储能微电网运行策略。其次,以微电网运营商运行成本及内部经济收益,以及配电网运营商投资微电网成本、配电网网损、延缓配电网升级成本及售购电收益的总经济支付最小为目标,建立参与人支付函数模型。再次,从参与者、策略集、支付函数及复制者动态方程出发,建立计及参与人有限理性的多策略集演化博弈模型,并提出求解多策略集演化稳定策略的方法。最后,通过实际系统算例证明所提出的多策略集演化博弈微电网源–储规划策略的有效性。采用非博弈、传统博弈与演化博弈等不同场景开展对比实验,实验证明演化博弈方法在平衡微电网运营商与配电网运营商的收益方面具有更好的效果。     

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。     

考虑电价不确定性的主动配电网网损成本鲁棒优化模型

提高配电网的运行效率和可靠性是配电网运营商优化系统运行的主要目标,在开放电力市场中,市场电价波动可能会使得上述优化目标下不能够最小化配电网的网损成本。基于此,构建考虑电价不确定性的配电网运营商网损成本鲁棒优化模型。分析不同优化目标下电价波动以及需求响应和储能调度策略对配电网运行网损成本的影响,并给出在不同情境下的最优运行策略。IEEE 33节点配电网的仿真结果验证了所提模型的有效性。     

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。     

基于双向主从博弈的储能电站与综合能源系统经济运行策略

综合能源系统与储能电站在提高能源利用率方面具有显著优势,但如何建立综合能源系统与储能电站的协调优化策略是一个亟须解决的问题。为此,该文提出一种基于双向主从博弈的储能电站与综合能源系统经济运行策略。首先,在考虑储能电站作为用能主体和供能主体两重性的基础上分析了各主体间的博弈关系;其次,分别对综合能源系统、储能电站和主动配电网建立优化模型;然后,以主动配电网为领导者,储能电站为二级领导者,综合能源系统为跟随者,构建双向主从博弈模型,并从理论上证明该博弈存在唯一的均衡解;最后,通过算例仿真验证了所提策略能够有效地权衡综合能源系统、储能电站和主动配电网三者之间的利益关系,实现各主体间的利益均衡,提升系统整体的经济效益。     

Bi-level stackelberg game-based distribution system expansion planning model considering long-term renewable energy contracts

With the deregulation of electricity market in distribution systems, renewable distributed generations (RDG) are being invested in by third-party social capital, such as distributed generations operators (DGOs) and load aggregators (LAs). However, their arbitrary RDG investment and electricity trading behavior can bring great challenges to distribution system planning. In this paper, to reduce distribution system investment, a distribution system expansion planning model based on a bi-level Stackelberg game is proposed for the distribution system operator (DSO) to guide this social capital to make suitable RDG investment. In the proposed model, DSO is the leader, while DGOs and LAs are the followers. In the upper level, the DSO determines the expansion planning scheme including investments in substations and lines, and optimizes the variables provided for followers, such as RDG locations and contract prices. In the lower level, DGOs determine the RDG capacity and electricity trading strategy based on the RDG locations and contract prices, while LAs determine the RDG capacity, demand response and electricity trading strategy based on contract prices. The capacity information of the DRG is sent to the DSO for decision-making on expansion planning. To reduce the cost and risk of multiple agents, two long-term renewable energy contracts are introduced for the electricity trading. Conditional value-at-risk method is used to quantify the RDG investment risk of DGOs and LAs with diferent risk preferences. The efectiveness of the proposed model and method is verifed by studies using the Portugal 54-bus system.     

考虑电热气耦合特性的低碳园区综合能源系统氢储能优化配置

氢储能具有零碳排放、电热气联供等诸多优点,有望成为实现碳中和目标的重要支撑技术.针对工业园区综合能源系统的电热气负荷需求特点以及低碳化发展的总体需要,提出了一种以氢储能作为多种能量形式转换枢纽的低碳园区综合能源系统架构,在分析氢储能单元电热气多能特性的基础上,建立了氢储能多能联储联供模型;进一步地,以投资运行成本以及碳排放为优化目标,提出了园区综合能源系统氢储能单元优化配置模型.基于实际算例分析了清洁能源发电及热电负荷特性、碳减排政策、氢储能投资成本等关键因素对综合成本及碳减排目标的影响,验证了通过配置氢储能降低园区综合能源系统供能成本和碳排放的可行性,并指出了其典型的适用场景.     

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。     

考虑冷热电需求耦合响应特性的园区综合能源系统优化运行策略研究

近年来,为了促进可再生能源消纳、提高能源利用效率,园区综合能源系统得到大力推广及应用,建立精细化的综合需求响应模型是实现园区综合能源系统供需双侧协调优化运行的关键。该文首先构建了能源供需双侧同时存在耦合的园区综合能源系统运行架构,然后基于电力负荷价格弹性响应模型推导建立了考虑冷热电需求耦合响应特性的精细化综合需求响应模型。在此基础上,以综合能源系统运行成本最小为目标,建立了园区综合能源系统优化运行模型,该模型通过优化能源需求侧的售能价格和能源供给侧的设备运行参数等,实现能源供给侧和需求侧的协调优化。最后基于一个典型综合能源系统对所建综合需求响应模型和园区综合能源系统优化运行模型进行仿真计算,计算结果表明,所提考虑冷热电需求耦合响应特性的综合需求响应模型可以准确描述多种用户参与需求响应的耦合响应过程,所提园区综合能源系统优化运行模型实现综合能源系统经济性的提升,促进可再生能源的消纳。     

基于主从博弈和贪心策略的含电动汽车主动配电网优化调度

随着入网的电动汽车规模增加,为了实现电网与车主的双赢不仅要考虑其无序充放电对电网负荷的影响,还要计及双方的成本。基于此,建立了主动配电网与电动汽车主从博弈模型。上层以配电网运行成本最低为目标,通过合理的电价及激励策略引导电动汽车充放电,并协调优化分布式电源及储能;下层基于贪心策略进行两阶段优化,先以分时电价下充放电成本最低为目标优化充放电策略,在不减少收益的约束下,再最大化电网对减小负荷波动给予的激励调整策略。通过改进的IEEE 33节点系统算例分析表明,该模型在最大化双方利益的同时极大地缩小了负荷峰谷差,避免了大量电动汽车充电引起新的高峰。     

双碳目标下含P2G与需求响应的综合能源系统双层优化

在“双碳”目标背景下,对能源系统节能与减排提出了更高的要求。综合能源系统(IES)作为能源系统节能减排的主要载体,为深度发挥IES中用户侧与社区运营商的减排能力,文中提出将用户侧参与需求响应的负荷分为刚性负荷、价格型敏感负荷与碳价型敏感负荷,并在社区运营商中增设P2G设备。在此基础上,建立了用户与IES运营商参与的双主体阶梯碳交易机制,并建立双层优化模型。上层模型为IES运营商运营收益最大,下层模型为用户侧受到园区内碳价与分时能源价格下的用能费用最小。与传统优化模型相比,用户侧行为不仅受到能源价格影响,还受到碳交易价格的影响。此外分析敏感型负荷对需求响应的影响,需求响应及P2G联合优化在IES上的节能减排优势。最后通过4种情境下的仿真,验证了所提模型的有效性。     

基于改进协同演化算法的综合能源系统经济性与可靠性优化规划

随着多能流耦合程度的加深以及能源利用需求的多样化,综合能源系统(IES)对规划方案的经济性与可靠性提出了更高的要求.然而,经济性与可靠性之间存在相互制约的复杂关系,导致二者难以实现协调优化.为此,提出了一种基于改进协同演化算法的IES经济性与可靠性优化规划方法.在多场景经济性评估模型和基于马尔科夫链蒙特卡洛法的供能可靠性评估模型的基础上构建IES多目标优化规划模型;基于正交试验法计算决策变量对系统经济性与可靠性的影响因子,并建立经济性和可靠性演化子种群,进而提出一种基于改进协同演化算法的模型优化方法;结合某地区的实际数据开展算例仿真分析,仿真结果表明所提模型可以协调提升IES规划方案的经济性与可靠性.     

基于三方非合作博弈的售电侧市场交易策略

随着售电侧市场化改革,形成了供电公司,售电公司及用户三方构成的利益主体。研究三方非合作博弈模型,提出了基于供电可靠性和电价需求的用户侧响应策略,不同类型负荷改变用电需求,灵活选择供电方,提高用户用电舒适度。以电力需求价格弹性系数为基础,提出电网公司及分布式能源供电方电价优化策略,引导各方配合微网调度,降低电网与微网公共连接点处电量波动。仿真结果和实验数据验证了所提划分方法和控制策略的有效性。     

考虑灵活性需求的园区综合能源系统协同优化配置

为了进一步考虑灵活性需求对综合能源系统(IES)资源配置的影响,在IES规划过程中,提出一种计及灵活性需求及新能源不确定性的园区IES协同优化配置方法。基于价格弹性理论建立综合需求响应(IDR)柔性负荷模型,采用Z-number方法描述IDR认知过程与结果的不确定性;考虑新能源的随机性和相关性,利用非参数估计法与Frank-Copula函数改进风光出力联合概率模型,得到典型日风光出力曲线;以IES运营商年化总成本最低为目标,构建上层优化设备型号与台数、下层优化机组运行的IES双层协同配置模型。算例结果表明相较于未考虑IDR及新能源不确定性的场景,所提配置模型减少了成本,进一步提高了经济性,同时配置方案充分考虑源荷双侧不确定性给系统带来的运行风险问题,从而实现了IES规划经济性与运行安全性的平衡。