【纳什博弈、ADMM】基于纳什博弈和交替方向乘子法的多微网主体能源共享研究（Matlab代码实现）

news2024/11/25 20:37:09

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📋📋📋本文目录如下：🎁🎁🎁

目录

💥1 概述

1.1 纳什谈判的基本理论

1.2 基于ADMM的微电网群分布式能量管理策略

📚2 运行结果

2.1 上层

2.1.1 微电网1

2.1.2 微电网2

2.1.3 微电网3

2.2 下层

🎉3 参考文献

🌈4 Matlab代码、数据、讲解

💥1 概述

微电网作为各类分布式新能源接入电力系统和聚合产消者的重要形式，研究表明，微网之间的点对点(peer to peer，P2P)能源交易，可以有效提高新能源的本地消纳率，降低微电网的用电成本，减少对公用电网的依赖，并降低碳排放[3-4]。关于分布式主体之间P2P电能交易的研究可分为两个方向，一是通过区块链技术来促成产消者之间的商业化电能交易[5-6]。另一类研究则是利用博弈论方法来最大化 P2P 电能交易的收益[7-9]，本文研究即属于此类。多主体之间的能源交易博弈论方法可以分为两类：非合作博弈和合作博弈[10]。

在第一类中，总是根据产消者的能量剩余或不足将其分为对立的买方和卖方两类，往往通过

stackelberg 博弈以各自的个体成本最优为目标来相互竞争，实现基于纳什均衡的最小能源成本[11-13]。文献[11-12]中将多个社区微电网分为买方和卖方互相主从博弈；文献[13]则考虑综合能源系统中三方利益主体的 stackelberg 博弈优化方法。另一种基于竞价拍卖博弈[14-15]的方法，其优点是便于写入智能合约。非合作博弈中每个主体都被视为自私的且对立的，因而缺乏对整体利益的考虑。在第二类中，多主体 P2P 能源交易被建模为联盟博弈模型或者纳什谈判(nash bargaining，NB)模型。文献[16]基于联盟博弈优化方法，联盟内各成员间根据 Shapley 值分配联合收益。联盟博弈模型计算复杂度高，且只能保证稳定联盟内部的效益最大化，而不是全局效益最大化[16]。这一点上，纳什谈判模型克服了联盟博弈的局限性[17]。本文优化方法属于纳什谈判的研究领域。

1.1 纳什谈判的基本理论

本文研究的纳什谈判优化模型是一种合作博弈，在首先实现参与全体的利益最大化后，多个参

与者之间通过相互谈判进行合作收益分配。纳什谈判模型满足一组公理，包括：对称性；帕累托最优。纳什谈判标准模型如式(38)所示，纳什乘积最大化的解即为纳什谈判博弈问题的均衡解

式中：Ui 为谈判主体的效益；为参与主体合作前的效益，即谈判破裂点。纳什谈判模型式(38)为

一个多重变量耦合的非凸非线性问题，因此将上述模型分解转换为两个子问题：微网联盟成本最小化子问题(P1)和收益分配子问题(P2)，依次求解。

1.2 基于ADMM的微电网群分布式能量管理策略

对于分布式优化问题，交替方向乘子法（ADMM）属于一种简单高效、鲁棒性强的算法，其具有良好收敛性的同时，不要求优化问题的目标函数为严格的凸函数。

微电网内储能设备、各分布式电源的出力以及各微电网与主网之间的期望交互功率可以由式（25）得到。根据上述结果，MGEMS 先通过式（26）更新微电网之间、微电网与主网之间联络线的传输功率，再不断迭代调整期望交互功率的大小。由式（27）可知，只需要迭代更新作为拉格朗日乘子的期望交互功率值，每个微电网内部机组的出力信息无需上报，因此，ADMM

算法充分保护了各微电网的隐私。