一种基于决策效用的能源互联网信息价值评估方法
【专利摘要】本发明是一种基于决策效用的能源互联网信息价值评估方法,包括有如下步骤:1)确定能源局域网决策过程中的优化目标：优化周期内该能源局域网的运行成本最小；2)确定能源局域网决策过程中的决策变量Xt；3)确定能源局域网决策过程中存在的不确定性因素；4)确定Yt是服从联合概率密度函数为f(Yt)的随机向量；5)寻求该优化周期内该能源局域网的运行成本最小化；6)求解决策者了解到完全信息；7)获得完全信息后可节约的能源局域网的运行成本。
【专利说明】
一种基于决策效用的能源互联网信息价值评估方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力系统分析领域，特别涉及一种用于评估能源互联网中交易信息等 各类信息价值的评估方法，属于能源互联网信息价值评估方法的创新技术。
【背景技术】
[0002] 能源互联网利用前沿信息技术，不仅能够实现电力系统内部发电侧与需求侧的灵 活双向互动，而且能够满足电、气、冷、热等多种能量需求，实现多类能源的高效利用和可再 生能源的高度兼容。在能源互联网发展的初始阶段，电力系统、天然气系统和智能交通系统 通过电转气(power to gas,P2G)技术和电动汽车向电力系统反向送电（vehicle to grid, V2G)技术，实现三个系统广义上的互联运行。随着能源互联网的逐步发展，参与主体会随之 增加。在需求侧，存在大用户、电力零售商、电动汽车聚合商、新能源发电商等多种主体，利 用信息系统进行信息交互，与电力系统形成良性互动。在现有的信息经济学研究基础上，对 能源互联网系统中的信息属性进行深入研究，发展适用于能源互联网的信息价值评估方 法，以指导信息系统的规划与运行，优化信息资源配置，并为评估信息服务的价值提供基 础。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种能够有效解决能源互联网中多主体 信息交互过程中信息价值难以准确评估的问题，为未来可能出现的能源互联网中的信息交 易提供可以参考的信息价值评估和信息定价方法。
[0004] 本发明的技术方案是:基于决策效用的能源互联网信息价值评估方法。能源互联 网由电力网络、天然气网络、电气交通网络等共同构成，通过电转气和V2G技术形成闭环网 络，其信息的价值评估包括有如下步骤：
[0005] 1)确定能源局域网决策过程中的优化目标:优化周期内该能源局域网的运行成本 最小；
[0006] 2)确定能源局域网决策过程中的决策变量Xt;
[0007] 3)确定能源局域网决策过程中存在的不确定性因素，采用"环境状态"来描述影响 决策行为的可能结果的不确定性因素；
[0008] 4)根据统计数据和变化规律，确定Yt是服从联合概率密度函数为f (Yt)的随机向 量；
[0009] 5)给定任一实数y且f(y)矣0,寻求最优的X以实现期望效用最大化，即该优化周期 内该能源局域网的运行成本最小化；
[0010] 6)求解决策者了解到完全信息，即Y将等于一个确定的值y情况下，决策者的最优 决策；
[0011] 7)计算出获得完全信息之后和之前的预期效用差，即获得完全信息后可节约的能 源局域网的运行成本。
[0012] 上述步骤1)中，能源局域网决策过程中的优化目标可确定为优化周期内该能源局 域网的运行成本最小，可表示为如下形式：
[0013]
(1)
[0014] 上述步骤2)中，能源局域网内第t个时段的决策变量Xt为
[0015] Xt= (xit,X2t,X3t,X4t,X5t)T (2)
[0016] 其中，奶，饥，^，祕，^分别表示第七个时段上一层电网的购电量、可再生能源发 电量、燃气电量(数值为正时表不发电，为负则表不电转气）、电动汽车电量(数值为正表不 反送电量，为负表示充电量）、零售电价。
[0017] 上述步骤3)中，对于能源局域网决策过程中存在的不确定性因素，可采用"环境状 态"来描述。
[0018] 第t个时段的环境状态变量Yt为：
[0019] Yt=(yit,y2t,y3t,y4t,y5t)T (3)
[0020] 其中，71^2*，別，74^5*分别表示第七个时段上一层电网购电价格、可再生能源单 位发电成本、天然气单位成本、V2G价格、电力需求(假设在一个时段内负荷保持不变）。
[0021] 上述步骤5)中，已确定Yt是服从联合概率密度函数为f (Yt)的随机向量，则给定任 一实数y且f(y)矣〇,则可寻求最优的X以实现期望效用最大化，即该优化周期内该能源局域 网的运行成本最小化：
[0022] (4>
[0023] 星效用U(X，y)可表示为负的该优化周期内 能源局：
[0024] (5)
[0025] 其中，Ct(XtJt)表示第t个时段该能源局域网的运行成本函数。
[0026] 用浐表示X的最优取值，即对于所有X，有：
[0027] E[U(X*,Y)] >U(X,Y) (6)
[0028] 上述步骤6)中，如果决策者了解到Y将等于一个确定的值y，此时即为完全信息，那 么决策者的最优决策即是X = X/，此时U (X，y)最大化。对于所有的X，则有：
[0029] E[U(X*,y)]>U(X,y) (7)
[0030] 上述步骤7)中，获得完全信息之后和之前的预期效用差，即完全信息的预期价值V 为
[0031] (8)
[0032]即获得Yt = V这一信息后，信息的价值能够用可节约的能源局域网的运行成本表 示为
[0033] (y)
[0034] 其中，X/为获得信息后的最优解，Ct(X/，Y)为对应的运行成本。
[0035]本发明基于决策效用的能源互联网信息价值评估方法能够有效解决能源互联网 中多主体信息交互过程中信息价值难以准确评估的问题，为未来可能出现的能源互联网中 的信息交易提供依据。本发明是一种方便实用的能源互联网信息价值评估方法。
【附图说明】
[0036] 图1为本发明基于决策效用的能源互联网信息价值评估方法的原理图。
[0037] 图2为本发明基于决策效用的能源互联网信息价值评估方法的应用模型。
[0038]图中各附图标记的含义如下：
[0039] 1:变压器、2:燃气轮机、3:燃气锅炉、4 :电能?6、5:天燃气?8、6:电能1^、：7热能〇1
【具体实施方式】 [0040] 实施例：
[0041]本发明基于决策效用的能源互联网信息价值评估方法的原理图如图1所示，应用 模式如图2所示，本发明的基于决策效用的能源互联网信息价值的评估方法，包括有如下步 骤：
[0042] 1)确定能源局域网决策过程中的优化目标:优化周期内该能源局域网的运行成本 最小。
[0043 ] 2)确定能源局域网决策过程中的决策变量Xt
[0044] 能源局域网内第t个时段的决策变量Xt为
[0045] Xt= (xit,X2t,X3t,X4t,X5t)T (10)
[0046] 其中，奶，饥，^，祕，^分别表示第七个时段上一层电网的购电量、可再生能源发 电量、燃气电量(数值为正时表不发电，为负则表不电转气）、电动汽车电量(数值为正表不 反送电量，为负表示充电量）、零售电价。
[0047] 3)确定能源局域网决策过程中存在的不确定性因素，采用"环境状态"来描述影响 决策行为的可能结果的不确定性因素
[0048]第t个时段的环境状态变量Yt为：
[0049] Yt=(yit,y2t,y3t,y4t,y5t)T (11)
[0050] 其中，71^2*，別，74^5*分别表示第七个时段上一层电网购电价格、可再生能源单 位发电成本、天然气单位成本、V2G价格、电力需求(假设在一个时段内负荷保持不变）。
[0051] 4)根据统计数据和变化规律，确定Yt是服从联合概率密度函数为f(Yt)的随机向量
[0052] 5)给定任一实数y且f(y)矣0,则可寻求最优的X以实现期望效用最大化，即该优化 周期内该能源局域网的运行成本最小化：
[0053] VmxElUiXJ)]= J U{X,y)f(y)dy (12)
[0054] 其中，E为期望值算子;R为实数集合。期望效用U(X，y)可表示为负的该优化周期内 能源局域网的运行成本之和：
[0055] U(X,y) = ^C1(X1J1) (13) ?=1
[0056] 其中，Ct(Xt，Yt)表示第t个时段该能源局域网的运行成本函数。
[0057]用浐表示X的最优取值，即对于所有X，有：
[0058] E[U(X*,Y)] >U(X,Y) (14)
[0059] 6)如果决策者了解到Y将等于一个确定的值y，此时即为完全信息，那么决策者的 最优决策即是X = X/，此时U (X，y)最大化。对于所有的X，则有：
[0060] E[U(X*,y)]>U(X,y) (15)
[0061] 7)因此，可计算出获得完全信息之后和之前的预期效用差，即完全信息的预期价 值V为
[0062] F= I [U(X：.y)-U(X\y)]f(y)dv (16)
[0063] 即获得Yt = V这一信息后，信息的价值能够用可节约的能源局域网的运行成本表 示为
[0064] ,/=;Σ j [-C(.Vr-K) + C(^'.};)l/(y；W}： (17) ?：=：! Y;eKh
[0065] 其中，Xy#为获得信息后的最优解，Ct(XY'Y)为对应的运行成本。
【主权项】
1. 一种基于决策效用的能源互联网信息价值评估方法，其特征在于:步骤如下： 1) 确定能源局域网决策过程中的优化目标:优化周期内该能源局域网的运行成本最小； 2) 确定能源局域网决策过程中的决策变量Xt; 3) 确定能源局域网决策过程中存在的不确定性因素，采用"环境状态"来描述影响决策 行为的可能结果的不确定性因素； 4) 根据统计数据和变化规律，确定Yt是服从联合概率密度函数为f(Yt)的随机向量； 5) 给定任一实数y且f(y)辛0,寻求最优的XW实现期望效用最大化，即该优化周期内该 能源局域网的运行成本最小化； 6) 求解决策者了解到完全信息，即刊尋等于一个确定的值y情况下，决策者的最优决策； 7) 计算出获得完全信息之后和之前的预期效用差，即获得完全信息后可节约的能源局 域网的运行成本。2. 根据权利要求1所述的基于决策效用的能源互联网信息价值评估方法，其特征在于： 步骤1)中，能源局域网决策过程中的优化目标可确定为优化周期内该能源局域网的运 行成本最小，可表示为如下形式：(1)。3. 根据权利要求1所述的基于决策效用的能源互联网信息价值评估方法，其特征在于： 步骤2)中，能源局域网内第t个时段的决策变量Xt为 Xt= (xit,X2t,X3t,X4t,X5t)^ (2) 其中，如，料*，揣心*，咖分别表示第*个时段上一层电网的购电量、可再生能源发电量、 数值为正时表示发电的燃气电量为负则表示电转气的燃气电量、数值为正表示电动汽车反 送电量为负表示电动汽车充电量、零售电价。4. 根据权利要求1所述的基于决策效用的能源互联网信息价值评估方法，其特征在于： 步骤3)中，对于能源局域网决策过程中存在的不确定性因素，可采用"环境状态"来描 述。 第t个时段的环境状态变量Yt为： Yt=(yit，y2t，y3t，y4t，y5t)T (3) 其中，71*，72*，73*，74*，7日*分别表示第*个时段上一层电网购电价格、可再生能源单位发 电成本、天然气单位成本、V2G价格、电力需求。 其中，Ct(Xt，Yt)表示第t个时段该能源局域网的运行成本函数。 用X*表示X的最优取值，即对于所有X，有： E[U(X*，Y)] >U(X，Y)。 (6)5. 根据权利要求1所述的基于决策效用的能源互联网信息价值评估方法，其特征在于： 步骤5)中，已确定Yt是服从联合概率密度函数为f(Yt)的随机向量，则给定任一实数y且 f(y)辛0,则可寻求最优的XW实现期望效用最大化，即该优化周期内该能源局域网的运行 成本最小化：(4) 其中，E为期望值算子;R为实数集合。期望效用U(X，y)可表示为负的该优化周期内能源 局域网的运行成本之和：巧；6. 根据权利要求1所述的基于决策效用的能源互联网信息价值评估方法，其特征在于： 步骤6)中，如果决策者了解到刊尋等于一个确定的值y，此时即为完全信息，那么决策者 的最优决策即是X = X/，此时U (X，y)最大化。对于所有的X，则有： E[U(X*,y)] >U(X,y)〇 (7)7. 根据权利要求1所述的基于决策效用的能源互联网信息价值评估方法，其特征在于： 步骤7)中，获得完全信息之后和之前的预期效用差，即完全信息的预期价值V为微 即获得Yt=r运一信息后，信息的价值能够用可节约的能源局域网的运行成本表示为饼 其中，获得信息后的最优解，Ct(XY^Y)为对应的运行成本。
【文档编号】G06Q10/04GK105844352SQ201610163592
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】何洋, 尚金成, 文福栓, 高春成, 郑瑞晨, 倪琳娜, 代勇, 史述红, 方印, 陶力, 吴雨健, 袁明珠, 王蕾, 李守保, 王清波, 刘杰, 赵显 , 谭翔, 汪涛, 袁晓鹏, 王春艳
【申请人】国网河南省电力公司, 北京科东电力控制系统有限责任公司, 浙江大学, 国家电网公司