基于主从博弈的多微网系统容量优化配置方法

本发明属于多微网系统容量优化配置领域，特别是涉及一种基于主从博弈的多微网系统容量优化配置方法。

背景技术：

1、微电网是指由分布式能源、储能装置、能量转换装置、负荷等组成的小型发配电系统，微电网的作用旨在实现分布式能源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式能源并网等问题。微电网可以有效利用分布式能源，在清洁能源整合、电力供应的可靠性和可持续性、能源独立性以及经济性方面具有显著的优势，科学地配置微电网的风光储容量，合理地对能源进行调度，在促进系统稳定性提高地同时又可以显著地降低成本。

2、现有的容量配置普遍采用多目标优化方式将多微网系统整合为一个整体，以多微网系统整体经济效益最优、系统整体运行成本最低等多个目标建立微电网系统的容量优化配置模型，但是每个微电网都为一个独立的利益主体，每个利益主体追求自身利益最大化，因此整体最优的思想无法实现微电网自身利益的最大化。整个多微网系统视为一个虚拟电厂，在基于博弈理论的容量优化配置中，虚拟电厂作为领导者，微电网作为跟随者，但是现有的主从博弈模型往往着重于领导者利益的最大化，缺乏对跟随者利益的考虑。因此，本发明提出一种基于主从博弈的多微网系统容量优化配置方法，在奖励机制的作用下，保障了领导者利益的同时也兼顾了跟随者的利益，实现了更优的决策。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于主从博弈的多微网系统容量优化配置方法。

2、本发明解决所述技术问题采用如下的技术方案：

3、一种基于主从博弈的多微网系统容量优化配置方法，多微网系统包括虚拟电厂和若干微电网；其特征在于，该方法包括以下内容：

4、以能源平准化成本最低为目标，并对虚拟电厂的目标函数进行优化，则虚拟电厂的目标函数为：

5、

6、

7、式中，coe为虚拟电厂的能源平准化成本，npc为虚拟电厂的净现值成本，eserved为虚拟电厂主要负荷供电量，m为名义利率，f为年通货膨胀率，nproj为多微网系统的生命周期，ci(n)为多微网系统的年初始投资成本，cr(n)为多微网系统的年设备替换成本，co&m(n)为多微网系统的年运营和维护成本，s(n)为多微网系统的年设备报废价值，cnpro(n)为虚拟电厂的年净利润，ir为实际利率；

8、以年运行成本最低为目标，并对微电网的目标函数进行优化，则微电网的目标函数为：

9、

10、其中，为第i个微电网的年运行成本，为第i个微电网从大电网购电的年成本，为第i个微电网向大电网售电的年收益，为微电网从虚拟电厂处获得的年终分成收益，为第i个微电网弃风弃光的年惩罚成本，为第i个微电网的年初始投资成本；

11、其中，微电网从虚拟电厂处获得的年终分成收益表示为：

12、

13、式中，λ为分成收益比例系数，为第i个微电网向虚拟电厂供电的年总电量，n为微电网的数量，为第i个微电网第t个调度时间段向虚拟电厂提供的电功率，t0为全年的调度时间段数量，δt为每个调度时间段包含的小时数；

14、根据虚拟电厂以及微电网的目标函数构建容量配置模型，表达式为：

15、

16、计及多微网系统稳定运行的约束条件，利用多目标粒子群算法寻找帕累托前沿，选取使coe最小的解，并根据此解配置各个微电网的容量。

17、与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

18、本发明通过引入主从博弈思想，将整个多微网系统构建成领导者虚拟电厂，将各个微电网构建成跟随者，形成一主多从的博弈模型。在奖励机制的作用下，领导者虚拟电厂整合多微网系统能源，在外部大电网电价低时购电，在外部大电网电价高时售电，尽可能地获取更多收益；同时，当单个或多个微电网的电量缺口可以通过调用其他微电网的能源而消纳时，微电网获取此部分电量的电价为零，若不能被消纳则电价与外部大电网电价相同，有效的降低了各个微电网的购电成本。而跟随者微电网通过参与虚拟电厂的能源调度，除了可以享受更低的购电成本外，还可以根据对虚拟电厂的供电比例获取年终分成收益。相较于传统基于静态模型的多微网容量优化配置方法，本发明可以更好的满足多微网系统的动态变化和不确定性，有效地整合微电网资源，从更加宏观的角度去进行容量优化，为各个厂商之间相互协作完成风光储项目提供了参考，为多微网系统容量优化配置提供了参考。

技术特征：

1.一种基于主从博弈的多微网系统容量优化配置方法，多微网系统包括虚拟电厂和若干微电网；其特征在于，该方法包括以下内容：

2.根据权利要求1所述的基于主从博弈的多微网系统容量优化配置方法，其特征在于，虚拟电厂的年净利润为：

3.根据权利要求1所述的基于主从博弈的多微网系统容量优化配置方法，其特征在于，虚拟电厂实现多微网系统的能量进行调度，通过内部调度满足有电量缺口的微电网，满足电量缺口后的盈余电量向大电网售卖，当内部调度无法满足时，统一由虚拟电厂向大电网购买；微电网有选择地向虚拟电厂供电或向大电网售卖，微电网向虚拟电厂供电能够享受内部零电价优惠，即微电网通过内部调度获取的电量的单位电价为零，微电网根据向虚拟电厂供电的比例分摊虚拟电厂的净利润作为分成收益。

技术总结
本发明为一种基于主从博弈的多微网系统容量优化配置方法，首先以能源平准化成本最低为目标构建虚拟电厂的目标函数，以年运行成本最低为目标构建微电网的目标函数；然后，引入奖励机制对虚拟电厂和微电网的目标函数进行优化；最后，计及多微网系统稳定运行的约束条件，利用多目标粒子群算法寻找帕累托前沿，选取使COE最小的解，并根据此解配置各个微电网的容量。虚拟电厂通过内部调度满足微电网的电量缺口，盈余电量向大电网售卖，当内部调度无法满足时，统一由虚拟电厂向大电网购买；微电网有选择地向虚拟电厂供电或向大电网售卖，微电网向虚拟电厂供电能够享受内部零电价优惠，并根据向虚拟电厂供电的比例分摊虚拟电厂的净利润作为分成收益；在奖励机制下虚拟电厂获取更多收益，微电网的年运行成本更低。

技术研发人员：冯华华,林涛,吴昌衡,周智达,王琳发,赵磊,陈美润,秦旭涛
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8