基于纳什谈判和主从博弈的多园区综合能源系统优化调度

为充分考虑多园区综合能源系统(MCIES)中多利益主体间交易合作与多种能量间的耦合关系,提出了1种基于纳什谈判-主从博弈的点对点分布式交易策略。首先,建立考虑综合需求响应的MCIES主从博弈动态定价模型,以园区综合能源系统(CIES)运营商作为领导者,给下层用户制定动态电价与热价,用户响应电价与热价进行综合需求响应,CIES运营商根据用户的需求响应计划调整机组出力;其次,基于纳什谈判理论,建立包含主从博弈动态定价机制与CIES间合作博弈的MCIES双层优化模型;然后,将原问题等效为MCIES收益最大化子问题和合作收益分配最大化子问题,采用交替方向乘子法(ADMM)对模型进行求解。最后,仿真结果表明所提策略可实现CIES联盟利润的最大化,并合理分配收益,同时最小化用户用能成本。

考虑主从博弈的电热能源系统优化调度

针对多主体利益纷争导致电热能源系统运行经济性欠优的问题,提出一种基于主从博弈理论的电热能源系统优化调度方法。首先,分析博弈过程中的信息交互机理,建立电热能源系统调度框架;其次,制定上网电价和供能商出力约束,构建旨在实现环境成本和购电成本之和最小化的主体模型,同时构建以自身经济性最优为目标的从体模型;最后,采用差分进化法求解各主体的出力分配和利益分配问题。仿真结果验证了所提模型的优越性。

基于主从博弈的电热氢综合能源系统优化运行

针对综合能源系统(integrated energy system,IES)中各主体间交互关系复杂、利益冲突显著的问题,提出了基于主从博弈的电热氢综合能源系统优化调度模型。首先,在分析氢能“产消一体化”传输特性的基础上,构建计及氢能全过程充分利用的能源生产商(energy producer,EP)模型;其次,分析EP、负荷聚合商(load aggregator,LA)及能源销售商(energy system operator,ESO)之间的价格信息交互关系,考虑负荷聚合商在需求响应机制下的资源整合效用,建立IES中各利益主体的收益模型;最后,引入“主从博弈”思想,建立以ESO为主导者,采用遗传算法和二次规划相结合的方法,对以EP和LA为跟随者的一主多从Stackelberg博弈模型进行求解。以中国北部某地区的园区IES为例,验证了该模型在促进各主体间利益均衡及共同获利方面的有效性。

基于消费者耦合行为的综合需求响应建模与主从博弈运行策略研究

多种异质能源的集成利用在带来互补耦合效益的同时,通常忽略了需求侧多能耦合转换对用户用能满意度的影响,并且当前主流的需求响应单边定价机制大多难以应对系统与用户间复杂的利益交互与迭代关系。据此,提出一种考虑消费者耦合行为的综合需求响应建模与主从博弈运行策略。首先,考虑消费者耦合行为对用户满意度的影响,建立一种适用于综合能源系统负荷聚合商的综合需求响应改进模型。其次,以系统运营商为领导者、多个负荷聚合商为跟随者,提出一种基于主从博弈的综合能源系统优化运行策略,并对所建立的一主多从互动模型的Nash均衡解存在性与唯一性进行了证明。最后,结合标准IEEE33节点系统与比利时20节点天然气系统构建算例分析系统,所得结论验证了所提出的消费者耦合行为需求响应模型的准确性与所提策略方法在兼顾博弈主体双方利益方面的有效性。

基于主从博弈的多虚拟电厂动态定价与优化调度

在“双碳”背景下,分布式可再生能源以及储能、需求响应等灵活性资源快速发展,虚拟电厂通过控制技术将分布式资源高效整合,提高了分布式能源发电效益。随着社会资本进入电力市场,不同虚拟电厂将会属于不同的投资商,形成多主体博弈格局,根据投资商投资偏好,虚拟电厂将由不同灵活性的资源构成。为兼顾虚拟电厂运营商和虚拟电厂利益,文章构建了运营商和多虚拟电厂双层主从博弈模型,考虑上层定价与下层出力的相互影响,研究运营商动态价格制定和虚拟电厂优化运行调度问题。下层以各虚拟电厂运行成本最小为目标,分别建立含有电储能、需求响应和氢储能的多虚拟电厂优化调度模型;上层以运营商利润最大为目标,结合下层出力计划进行虚拟电厂购售电价动态制定。采用粒子群算法迭代求解博弈模型,通过算例分析,该模型能够兼顾多主体利益,有效提高运营商收益并降低虚拟电厂运行成本。

基于改进灰狼算法的微网多主体主从博弈策略

为平衡包含电、热两种能源形式的微网系统内各参与者间的利益关系,通过改进灰狼算法提出了一种微网能量管理模型。首先,在充分分析微网结构及其各主体功能的基础上,为综合考虑源-网-荷的决策能力,将主从博弈方法应用于产能商、微网运营商、负荷聚合商之间的互动,建立一主多从的微网能量管理数学模型;其次,针对博弈上层模型高维、非线性的特点,在传统灰狼算法基础上,利用Tent映射对种群进行初始化、采用非线性收敛因子平衡种群搜索能力、利用莱维飞行策略降低陷入局部最优的风险。在模型求解时,博弈上层采用改进灰狼算法,下层采用二次规划方法,二者结合以探讨使各主体利益最大的策略;最后,通过算例进行验证,结果表明:本文算法更加高效,所提模型在提高参与者收益,平滑用户负荷分布方面更加优越。

基于主从博弈的综合能源系统多能定价及调度优化

双碳目标背景下,针对综合能源系统中的低碳调度问题,提出基于主从博弈的园区电-热综合能源系统多能定价及调度优化策略。首先,介绍了园区运营商与用户的交易模式;其次,建立了主从博弈模型,将园区运营商作为领导者,园区内用户负荷作为跟随者,在园区运营商模型中引入阶梯型碳交易机制,用户负荷模型考虑了用户电热需求响应。最后,采用BAS-PSO(天牛须改进粒子群)算法和CPLEX求解器求解园区运营商定价策略及用户用能策略。仿真结果表明,所提出的优化策略能有效权衡各方利益,实现用户侧负荷峰谷差的下降和碳排放量的减少。

计及综合需求响应的综合能源系统主从博弈优化调度策略

在面对不断增多的利益相关方和区域综合能源系统的物理耦合的背景下,提出了一种创新的调度策略,该策略考虑到多方的需求响应,并采用了多主体博弈的方式进行优化。首先,深入研究了各微网中不同负荷的实际特性和用户的响应行为,并建立了相应的多负荷综合需求响应模型;然后,将系统运营商作为上层领导者,微网负荷聚合商、集中式储能电站和风电场作为下层跟随者,构建了一个多主体主从博弈模型。在上层模型中,其目标是使系统运营商的售能收益最大化,通过优化来确定各微网的售能单价和补偿价格;而在下层模型中,致力于最小化各方的综合成本,通过优化来确定风电场的供能情况、各微网内多设备之间的能源出力情况以及储能电站的充放能策略。为了解决这个复杂的问题,最终采用了粒子群算法来求解上层主体模型,并使用Cplex求解器来求解下层从体模型,这两层模型相互影响,最终得到了博弈后的均衡策略。

新能源消纳与用户侧响应主从博弈的配电网智能软开关选址策略

分布式电源接入配电网后,配电网调控能力不足导致新能源消纳水平低、用户支出经济性指标差,提出一种新能源就地消纳和用户支出主从博弈的配电网智能软开关选址策略的嵌套模型和方法。外层建立以新能源渗透率最大、电能质量指标最佳且计及传统调控手段的模型结构;内层考虑新能源用户消纳的分时电价、储能装置充放电成本和日运行费用因素,构建能满足用户支出成本最低的需求响应模型。调用CPLEX求解器求解混合整数非线性规划模型,用户侧与配电网侧模型通过反复博弈优化决策变量,主从博弈内层优化采用改进粒子群优化算法加快收敛速度。以改进的IEEE 33节点系统为算例进行分析,验证了所提智能软开关选址策略的有效性。

基于虚拟电厂区间主从博弈的车网互动优化调度

为更好地挖掘电动汽车调节潜力,解决车网互动各主体的利益冲突,并克服分布式电源出力与负荷不确定性的影响,提出了基于虚拟电厂区间主从博弈的车网互动双层优化调度模型,将虚拟电厂聚合商作为上层,电动汽车用户作为下层。上层模型采用区间数描述源、荷的不确定性,以虚拟电厂聚合商的运营成本最低为优化目标,负责更新电价信息并传输至下层模型;下层模型以电动汽车用户满意度最大和成本最小为优化目标,负责求解用户充放电行为并返回至上层模型。采用融合区间可能度的改进粒子群算法,求解主从博弈最优调度结果。算例仿真表明:所提模型能够在削峰填谷的同时,统筹考虑聚合商与电动汽车用户的双边利益,并具有较好的鲁棒性。

基于主从博弈的园区级综合能源系统动态定价与低碳经济调度

面向园区综合能源系统中供能方与用能方的角色互换,以及园区低碳经济运行的强约束,提出了一种考虑动态参数的阶梯型碳交易机制和需求响应的园区级综合能源系统主从博弈优化调度方法。首先,将园区级综合能源系统中能源运营商(energy system operator,ESO)设定为上层领导者、综合能源系统园区设定为下层跟随者,并且能源运营商以最大化自身效益为目标,通过制定与园区间的购售电价格、碳交易基价、价格增长幅度,引导下层园区优化;下层园区以最小化其运行成本为目标,对上层发布的价格信息做出反应,从而构建主从博弈模型。其次,充分考虑园区级综合能源系统的低碳经济运行约束,在博弈模型中引入考虑动态参数的阶梯型碳交易机制以限制二氧化碳排放量,并在园区侧引入需求响应。最后,利用水母搜索算法对上层发布的购售电价、碳交易基价、价格增长幅度进行优化,利用CPLEX优化下层园区设备出力、需求响应以及购售电计划。仿真结果证明了所提模型和方法的有效性。

基于主从博弈的微电网分布式能量管理策略

针对电力市场运营模式下,新能源微电网的整体优化运行与多方投资者的最大利益化之间的冲突问题,提出了基于双层主从博弈的微电网分布式能量管理策略。为充分考虑能源供需两侧的平衡,引入了电力交易代理商的概念,在用户侧提出基于消费者满意度和可调节负荷的综合需求响应策略;考虑源-荷双方的主动性和决策能力,建立了以电力交易代理商为领导者,分布式电源代理商和负荷代理商为追随者的交易决策博弈模型,证明了stackelberg均衡解存在唯一性,采用结合二次规划的差分进化算法对所提模型进行求解。通过对包含分布式电源和社区用户的案例进行分析,验证了所提模型和策略具有良好的收敛性和经济性。

基于主从博弈的工业园区运营商与分布式光储用户购售电优化决策

随着分布式光伏大量接入园区用户侧,其随机性与波动性使得工业园区微电网下的能量管理愈发困难,储能为缓解上述问题提供了有效的手段。为实现园区用户侧新能源高效消纳及储能资源合理利用、兼顾多园区用户的利益诉求,提出一种基于主从博弈的工业园区运营商与分布式光储用户购售电优化模型。模型中利用工业园区用能运营商对多用户的能量进行统一管理,利用价格信息引导园区用户调整用电策略,利用分布式储能“低储高发”特性协调运营商与用户间的能量交互;并通过仿真算例验证所提方法的可行性和有效性。结果表明:基于主从博弈的工业园区运营商与分布式光储用户购售电优化决策,能够兼顾园区运营商和用户的经济性,促进新能源与储能的协同发展。

多代理技术下基于主从博弈的多微网系统经济优化调度

为实现同一区域内多个不同利益主体微网之间的电能互济,提出一种多代理技术下基于主从博弈的多微网系统经济优化调度方法。首先,设计一种由多微网代理(MMGA)制定系统内部电价,各微网代理(MGA)对电价作出响应的多微网系统能量交互框架;其次,引入可信性理论的模糊机会约束处理可再生能源以及负荷不确定性对调度决策的影响,基于主从博弈建立含模糊机会约束的多微网系统经济优化调度模型;最后,采用遗传算法嵌套CPLEX求解器进行求解。仿真结果表明:所提方法在提高各方经济效益的同时可减小多微网系统与电网的交互电量,有利于分布式资源的就地消纳和电网安全稳定的运行。

基于主从博弈的虚拟电厂参与多元竞争市场投标策略研究

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)可以聚合多元异构分布式能源(distributed energy resource,DER)灵活参与电力市场,但受市场多元主体投标行为不确定性的影响,VPP在日前电力市场面临着潜在的投标需求流标风险。为解决多元竞争电力市场中电价电量不确定性影响下VPP的优化申报问题,提出一种VPP灵活分段投标策略。首先,基于分布式能源运行特性构建了虚拟电厂聚合可调节能力评估方法,在考虑电力平衡需求的基础上,提出按可调节能力划分区间的VPP灵活分段投标策略。然后,构建了虚拟电厂参与日前电力现货市场投标的主从博弈模型,以实现VPP收益及社会效益的最大化。最后,采用强对偶理论和大M法将该均衡约束规划问题(equilibrium problems with equilibrium constraints,EPEC)转化为混合整数线性规划问题(mixed integer linear program,MILP)求解。算例结果表明,VPP采用灵活分段投标策略参与日前电力市场,可以充分利用其可调节能力,保障其投标需求有效中标,有效提升了VPP收益及社会效益。

基于动态诚信因子的主从博弈抑制微电网虚假信息交易研究

为了解决微电网群内交互信息中存在的虚假信息问题,在考虑微电网(Microgrid,MG)诚信行为的基础上,文章提出了一种基于动态诚信因子的主从博弈电能交易机制。首先,以MG上报电量与实际交易电量为基准,建立奖惩机制,通过动态调整诚信因子来调节交易电价。其次,构建了一个以微电网群运营商(Microgrid Cluster Operator,MGCO)为领导、MG为跟随者的主从博弈模型。上层模型以最小化微电网群整体功率波动为目标,通过建立交易定价的合约机制,有针对性地调节群内交易电价;下层模型以MG运行费用最小为目标,根据群内交易电价动态调整自身购售电需求量,实现电能优化。最后,通过算例分析验证了该交易机制能够有效抑制微电网群内人为上报虚假信息的行为。

水质保护与用水效率的主从博弈稳健优化模型及其应用

水资源系统的复杂不确定性为可靠的水资源优化配置带来挑战。为实现水质保护与用水效率均衡,基于量化水资源系统不确定性的稳健参数建立了主从博弈稳健优化模型,并采用稳健对等转换法和模糊满意度算法进行联合求解。以汉江中下游流域为研究区域,结果表明:主从博弈稳健模型的均衡解劣于确定性多目标模型的优化解,模型以牺牲目标最优值为代价提高了可靠性;不确定性影响均衡解的决策范围,高不确定度下均衡解范围更宽,能够为不确定性下提升决策策略的适应性提供依据。相比于单目标的水质保护稳健模型与经济发展稳健模型,主从博弈稳健模型能提供更均衡的水资源配置方案。模型的敏感性分析揭示了目标层对稳健参数变化的响应规律。本研究可为不确定情景下水资源冲突管理提供适应性稳健决策方法。

基于主从博弈的具有多类型产消者的微电网电力交易动态定价策略

为实现微电网系统中“风、光、储”能源互补运行,同时激励3类能源产消者积极参与电力交易,本文构建微电网调度中心与三类产消者之间的主从博弈模型。在模型中,作为领导者的微电网调度中心决策各时段购售电价,作为跟随者的产消者根据购售电价向调度中心发送各自用电需求,调度中心再根据收到的用电需求调整购售电价,最终达到博弈均衡。本文拓展了文献中以微电网单边决策为主的电力交易模型,并在各博弈主体作为独立理性参与决策情境下,证明主从博弈模型均衡解的存在性和唯一性。本文开发基于差分进化的均衡解求解算法,并通过数值实验验证模型和算法的有效性。研究结果为微电网调度中心购售电价的制定提供科学依据,促进了分布式可再生能源高效利用。

基于主从博弈的差异化建筑集群与微网协同优化调度方法

为充分调动绝热性能差异化建筑的需求响应能力,本文提出基于主从博弈的差异化建筑集群与微网协同优化调度方法。首先,采用热阻-热容网络对建筑的热动态特性进行建模,并构建暖通系统的用能模型;其次,为充分发挥接入建筑的电动汽车的灵活可调潜力,提出电动汽车到建筑集成系统的用能模型;然后,基于主从博弈提出微网与差异化建筑群的协同优化框架,并针对建筑群的差异化需求响应潜力提出定制化的电价方案;最后,通过算例验证了本文方法可根据建筑的差异化绝热性能灵活制定差异化的售电价格,从而充分挖掘建筑群差异化的需求响应能力。

考虑低碳需求响应及主从博弈的综合能源系统低碳优化调度

随着能源绿色转型要求的不断提高,为实现综合能源系统低碳经济调度,除考虑源侧减碳策略外,需求侧减碳潜力也值得挖掘。兼顾源荷,提出一种考虑低碳需求响应及供需主从博弈的综合能源系统优化调度模型。首先,在供能侧考虑碳交易机制,采用碳排放流模型将供能侧的碳排放折算到用户侧;然后,从用户侧角度考虑碳排放问题,提出激励型低碳需求响应模型,以引导供能侧的低碳调度;其次,采用主从博弈模型形成供能侧与用户侧间的互动,得到合理、有效的激励方案,进一步挖掘用户侧减碳潜力;最后,通过算例仿真结果验证所提方法的有效性,在保证经济性的同时减少了系统碳排放量。