一种区域分布式资源协同优化调度方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种区域分布式资源协同优化调度方法及系统，本发明专利技术建立区域供能中心和用户群体之间的供需互动主从博弈模型，以区域供能中心制定的能源价格和用户的用能需求作为决策变量，分析供给侧与需求侧之间的一主多从博弈均衡以及用户群体间的演化博弈均衡，从而促进区域供能中心的能源交易量和需求侧用户长期参与到用能需求侧响应中来，实现园区级区域综合能源系统中的供给侧多元能源的协同优化，并最终提高整个系统的运行可靠性与稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种区域分布式资源协同优化调度方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种区域分布式资源协同优化调度方法及系统，属于电力与能源应用


技术介绍

[0002]在智能电网发展背景下，涵盖电、气、冷、热等多种能源形式的综合能源系统(如能源互联网)得到了快速发展。不同于传统的单体独立型能源供应模式，基于多类型分布式资源的综合能源系统可以提供一体化的综合能源服务，可以对电、热、冷等多种形式的能源进行有机协调与调度优化。
[0003]上述区域多类型分布式资源产供销一体化系统多见于园区级的区域综合能源系统。该类园区综合能源系统通常包括一个区域供能中心和若干不同类型的用能负荷群体，即所谓供给侧与需求侧。园区综合能源系统可以有效实现多种能源形式之间的互补供给和供需耦合，面向不同类型负荷用户提供电、热、冷等多种形式的能源需求，最终实现电气冷热三联供、分布式能源资源、储能和电动汽车等多种形式的多能互补和协同供应。如何实现园区级区域综合能源系统中的供给侧多元能源的协同优化，即如何实现供给侧与需求侧之间的有效互动，这是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种区域分布式资源协同优化调度方法及系统，解决了
技术介绍
中披露的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种区域分布式资源协同优化调度方法，包括：
[0007]获取供能设备的出力特性数据、初始的用户群体策略集；其中，用户群体策略集中包括根据供需互动参与度确定的用户群体中用户的用能需求；
[0008]将供能设备的出力特性数据、用户群体的初始策略集输入预先构建的优化调度模型，求解优化调度模型，获得优选的能源价格策略集和用户群体策略集；
[0009]其中，能源价格策略集中包括各种能源的价格；优化调度模型为区域供能中心和用户群体之间的供需互动主从博弈模型；在供需互动主从博弈模型的区域供能中心侧，以能源销售收益最大为目标，制定各种能源的价格；能源销售收益根据参与供需互动的用户用能需求、供能设备的出力特性数据和供能模型计算获得；在供需互动主从博弈模型的用户群体侧，根据各种能源价格，以用户群体中所有用户的用能效用和最大为目标，采用基于演化博弈理论的复制者动态模型，更新用户群体的供需互动参与度，采用更新后的供需互动参与度更新用户群体策略集；用户群体的供需互动参与度为用户群体中参与供需互动的用户比例；
[0010]根据优选的能源价格策略集和用户群体策略集，进行区域分布式资源协同优化调度。
[0011]供能模型包括：
[0012]电力能量平衡关系：
[0013][0014]其中，N1为电力资源消费用户数量，为第j1个电力用户在第θ个月中第τ个小时内的用电量，为所有电力用户在第θ个月中第τ个小时内消耗的从电网采购的用电量，为可再生能源发电单元在第θ个月中第τ个小时内的发电功率，为电制冷单元在第θ个月中第τ个小时内消耗的用电功率；
[0015]热力能量平衡关系：
[0016][0017]其中，N2为热能资源消费用户数量，为第j2个热能资源消费用户在第θ个月中第τ个小时内的实际消耗掉的热负荷，为燃气轮机通过热交换器传递给集热器的余热供热量，为燃气锅炉消耗掉的燃气量，κ
motor
为热交换器的工作效率，κ
guolu
为燃气锅炉的工作效率，为燃气锅炉在工作过程中天然气低位热值；
[0018]耗冷能量平衡关系：
[0019][0020]其中，N3为冷能资源消费用户数量，为第j3个热能资源消费用户在第θ个月中第τ个小时内的实际消耗掉的冷负荷，为可再生能源发电单元通过集电器传递给制冷模块的原动机余热制冷量，ζ
coldmotor1
为制冷模块中的吸收式制冷机的性能系数，ζ
coldmotor2
为制冷模块中的电制冷机设备的性能系数，为可再生能源发电单元模块通过集电器传递给制冷模块的电制冷机的耗电功率；
[0021]约束条件：
[0022][0023][0024][0025][0026][0027]其中，为可再生能源发电单元的最大出力，为电制冷设备的出力上限，为吸收式制冷设备的出力上限，χ
motor
为可再生能源发电单元的热电比系数，为燃气锅炉设备的出力上限。
[0028]用户的用能效用为用户用能经济支出和用能满意度之和，供需互动主从博弈模型的目标函数为：
[0029][0030]其中，为能源销售收益，f
leader
为根据供能模型输出确定的区域供能中心的能源销售总收入，c
leader
为供能设备的年均折算投资费用、从电网采购补充电量的费用、燃气费用、供能设备的运行维护费用之和；
[0031][0032]其中，为第M类用户群体中所有用户的用能效用和，N
M
为第M类用户群体中包含的用户数量，为第j个用户积极参与供需互动的经济性支出，为第j个用户消极参与/不参与供需互动的前提下接受固定能源价格所需要付出的经济成本，表示第j个用户积极参与供需互动，表示第j个用户消极参与/不参与供需互动；
[0033]若第j个用户一年内参与供需互动过程中仅使用电力资源，
[0034][0035]其中，为第j个用户一年内参与供需互动过程中的用能满意度，为第j个用户一年内参与供需互动过程中的用电满意度，为第j个用户在第θ个月中第τ个小时内的用电需求，β1为第j个用户用电需求的弹性系数，为区域供能中心所能够提供的电力资源，p1为区域供能中心制定的电力资源价格；
[0036]若第j个用户一年内参与供需互动过程中仅使用热能资源：
[0037][0038]其中，为第j个用户一年内参与供需互动过程中的用热满意度，为第j个用户在第θ个月中第τ个小时内的用热需求，β2为第j个用户用热需求的弹性系数，为区域供能中心所能够提供的热能资源，p2为区域供能中心制定的热能资源价格；
[0039]若第j个用户一年内参与供需互动过程中仅使用冷能资源：
[0040][0041]其中，为第j个用户一年内参与供需互动过程中的用冷满意度，为第j个用户在第θ个月中第τ个小时内的耗冷需求，β3为第j个用户耗冷需求的弹性系数，为区域供能中心所能够提供的冷能资源，p3为区域供能中心制定的冷能资源价格；
[0042]若第j个用户一年内参与供需互动过程中存在同时使用多个能源的情况，为多个使用能源满意度之和。
[0043]基于演化博弈理论的复制者动态模型为：
[0044][0045]其中，x
M
(σ+1)为供需互动主从博弈过程中第σ+1次迭代的第M类用户群体的供需互动参与度，x
M
(σ)为供需互动主从博弈过程中第σ次迭代的第M类用户群体的供需互动参与度，ε
σ,M
为针对第M类用户群体在第σ次迭代时设置的迭代步长，为第M类用户群体中的所有用户在第θ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种区域分布式资源协同优化调度方法，其特征在于，包括：获取供能设备的出力特性数据、初始的用户群体策略集；其中，用户群体策略集中包括根据供需互动参与度确定的用户群体中用户的用能需求；将供能设备的出力特性数据、用户群体的初始策略集输入预先构建的优化调度模型，求解优化调度模型，获得优选的能源价格策略集和用户群体策略集；其中，能源价格策略集中包括各种能源的价格；优化调度模型为区域供能中心和用户群体之间的供需互动主从博弈模型；在供需互动主从博弈模型的区域供能中心侧，以能源销售收益最大为目标，制定各种能源的价格；能源销售收益根据参与供需互动的用户用能需求、供能设备的出力特性数据和供能模型计算获得；在供需互动主从博弈模型的用户群体侧，根据各种能源价格，以用户群体中所有用户的用能效用和最大为目标，采用基于演化博弈理论的复制者动态模型，更新用户群体的供需互动参与度，采用更新后的供需互动参与度更新用户群体策略集；用户群体的供需互动参与度为用户群体中参与供需互动的用户比例；根据优选的能源价格策略集和用户群体策略集，进行区域分布式资源协同优化调度。2.根据权利要求1所述的一种区域分布式资源协同优化调度方法，其特征在于，供能模型包括：电力能量平衡关系：其中，N1为电力资源消费用户数量，为第j1个电力用户在第个月中第τ个小时内的用电量，为所有电力用户在第个月中第τ个小时内消耗的从电网采购的用电量，为可再生能源发电单元在第个月中第τ个小时内的发电功率，为电制冷单元在第个月中第τ个小时内消耗的用电功率；热力能量平衡关系：其中，N2为热能资源消费用户数量，为第j2个热能资源消费用户在第个月中第τ个小时内的实际消耗掉的热负荷，为燃气轮机通过热交换器传递给集热器的余热供热量，为燃气锅炉消耗掉的燃气量，κ
motor
为热交换器的工作效率，κ
guolu
为燃气锅炉的工作效率，为燃气锅炉在工作过程中天然气低位热值；耗冷能量平衡关系：
其中，N3为冷能资源消费用户数量，为第j3个热能资源消费用户在第个月中第τ个小时内的实际消耗掉的冷负荷，为可再生能源发电单元通过集电器传递给制冷模块的原动机余热制冷量，ζ
coldmotor1
为制冷模块中的吸收式制冷机的性能系数，ζ
coldmotor2
为制冷模块中的电制冷机设备的性能系数，为可再生能源发电单元模块通过集电器传递给制冷模块的电制冷机的耗电功率；约束条件：约束条件：约束条件：约束条件：约束条件：其中，为可再生能源发电单元的最大出力，为电制冷设备的出力上限，为吸收式制冷设备的出力上限，χ
motor
为可再生能源发电单元的热电比系数，为燃气锅炉设备的出力上限。3.根据权利要求1所述的一种区域分布式资源协同优化调度方法，其特征在于，用户的用能效用为用户用能经济支出和用能满意度之和，供需互动主从博弈模型的目标函数为：其中，为能源销售收益，f
leader
为根据供能模型输出确定的区域供能中心的能源销售总收入，c
leader
为供能设备的年均折算投资费用、从电网采购补充电量的费用、燃气费用、供能设备的运行维护费用之和；其中，为第M类用户群体中所有用户的用能效用和，N
M
为第M类用户群体中包含的用户数量，为第j个用户积极参与供需互动的经济性支出，为第j个用户消极参
与/不参与供需互动的前提下接受固定能源价格所需要付出的经济成本，表示第j个用户积极参与供需互动，表示第j个用户消极参与/不参与供需互动；若第j个用户一年内参与供需互动过程中仅使用电力资源，其中，为第j个用户一年内参与供需互动过程中的用能满意度，为第j个用户一年内参与供需互动过程中的用电满意度，为第j个用户在第个月中第τ个小时内的用电需求，β1为第j个用户用电需求的弹性系数，为区域供能中心所能够提供的电力资源，p1为区域供能中心制定的电力资源价格；若第j个用户一年内参与供需互动过程中仅使用热能资源：其中，为第j个用户一年内参与供需互动过程中的用热满意度，为第j个用户在第个月中第τ个小时内的用热需求，β2为第j个用户用热需求的弹性系数，为区域供能中心所能够提供的热能资源，p2为区域供能中心制定的热能资源价格；若第j个用户一年内参与供需互动过程中仅使用冷能资源：其中，为第j个用户一年内参与供需互动过程中的用冷满意度，为第j个用户在第个月中第τ个小时内的耗冷需求，β3为第j个用户耗冷需求的弹性系数，为区域供能中心所能够提供的冷能资源，p3为区域供能中心制定的冷能资源价格；若第j个用户一年内参与供需互动过程中存在同时使用多个能源的情况，为多个使用能源满意度之和。4.根据权利要求3所述的一种区域分布式资源协同优化调度方法，其特征在于，基于演
化博弈理论的复制者动态模型为：其中，x
M
(σ+1)为供需互动主从博弈过程中第σ+1次迭代的第M类用户群体的供需互动参与度，x
M
(σ)为供需互动主从博弈过程中第σ次迭代的第M类用户群体的供需互动参与度，ε
σ,M
为针对第M类用户群体在第σ次迭代时设置的迭代步长，为第M类用户群体中的所有用户在第个月中第ε周内在t时刻选择积极参与供需互动获得的期望收益，个月中第ε周内在t时刻选择积极参与供需互动获得的期望收益，为第M类用户群体中的所有用户在第个月中第ε周内在t时刻选择执行混合策略获得的期望收益；执行混合策略为x
M
(t)的用户选择积极参与供需互动，1
‑
x
M
(t)的用户选择消极参与/不参与供需互动，x
M
(t)为t时刻第M类用户群体的供需互动参与度。5.根据权利要求1所述的一种区域分布式资源协同优化调度方法，其特征在于，在求解优化调度模型过程中，还对区域供能中心与用户群体之间的供需互动主从博弈过程中产生的效益进行评估。6.一种区域分布式资源协同优...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙健，吴凡，史明明，袁晓冬，肖小龙，方鑫，苏伟，戴强晟，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：