计及需求响应和电能交互的多主体综合能源系统主从博弈优化调度策略（Matlab代码实现）

news2024/11/24 14:21:58

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💥1 概述

文献来源：

摘要：针对区域综合能源系统多物理系统耦合和多利益主体参与特点,如何考虑各运行主体调度地位与调度诉求,实现计及各异质能流差异化需求响应的均衡优化调度是当前亟需解决的重要问题。首先,充分考虑各园区特性建立含电、热、冷的多负荷多类型综合需求响应模型。然后,以系统运营商为领导者,各园区负荷聚合商、储能电站和风电场运营商为跟随者,构建一主多从双层博弈均衡模型。上层通过迭代优化园区售能价格和响应补偿单价,基于需求响应模型确定用户响应方案。下层优化储能电站充放能、风电场供能以及各园区内各类能量转换耦合设备的出力,为系统运营商提供运行指导。最后,通过算例分析验证所提策略和模型在促进各主体投资建设和参与统一调度的积极性和提高多主体综合能源系统综合利润方面的经济性。

关键词：

多主体综合能源系统;电能交互;利益主体;综合需求响应;主从博弈;

本文所考虑的园区 1 为表征郊区城镇居民用户的光伏园区，园区电负荷功率小于光伏和风电的发

电功率，属于余电型园区[3,8,12]，用户电能需求主要来自于清洁能源，用户参与需求响应意愿较低，主要承担向缺电园区 2 和 3 的供电，故本文未在园区1 考虑需求响应。园区 2 为表征工业用户的热电联供(combined heating and power，CHP)园区，园区 3为表征城市居民用户的冷热电联供 (combined cooling，heating and power，CCHP)园区，园区电负荷功率大于光伏和风电的发电功率，属于缺电型园区[3,8,12]。由于储能参与园区供电，受限于电能质量和并网政策，本文不考虑园区和储能电站向电网的反向送电。配电网与各园区存在单向电能交互，风电场与配电网、储能电站和各园区存在单向电能交互，储能电站与各园区存在双向电能交互，园区间

存在双向电能交互，本文所建立的异质能源系统功率流动[28]交互关系如图 1 所示。

本文建立了一主多从的MAIES双层博弈模型，其博弈互动机制如图 2 所示，模型求解流程如图 3

所示。MAIES 的博弈互动可分为上下 2 层，两者存在先后关系，交互迭代。系统运营商作为领导者，其目标是日总利润最大化，其策略集为向用户发布的售能价格、响应补贴单价以及各园区内能量转换耦合设备的出力情况。各园区负荷聚合商作为跟随者，其目标是购能成本最小化，其策略集是综合需求响应对各类负荷的削减、转移和替代情况。储能电站和集中风电场作为跟随者，其目标是自身利润最大化，其策略集是充放能功率和供能功率。上层：领导者拟定能源价格和需求响应补贴单价，向跟随者各园区用户公布，各园区用户根据能源价格和补贴单价进行需求响应，得到用户购能成本，以此作为 MAIES 的收益项。下层：固定上层中 MAIES 的收益项，根据外部网络能源价格和各类供能约束调整系统内能源转化耦合设备的出力、储能电站充放能功率和风电场供能功率，以此优化 MAIES 的成本项，2 项相减得到 MAIES 的日总利润。重复以上步骤，直至得到最优解，则认为达到均衡。本文考虑园区间是在共同实现多主体系统总利润最优前提下的各自利益分配，且假定主体间为完全信息博弈，即信息在主体间为共享状态，系统运营商作为领导者，可对各主体存在有约束力的可执行契约。综上所述，本文研究考虑的是达成合作时的收益分配问题，为园区间联盟合作关系下的标准主从博弈。上述博弈纳什均衡解的存在性证明如附录 A 所示。