[发明专利]一种考虑不确定性和多主体博弈的综合能源系统规划方法

说明书

一种考虑不确定性和多主体博弈的综合能源系统规划方法，包括以下步骤：1）构建包括发电公司、电网公司以及天然气公司在内的不同利益主体的规划收益模型；2）采用鲁棒优化方法处理风电出力的不确定性，并将风电出力的不确定性作为一个虚拟主体——“大自然”，参与到联合规划的博弈当中；3）将所述利益主体作为博弈参与者，提出双层动态博弈规划模型；4）通过逆向归纳法对上述模型进行求解。本发明的目的是提供一种基于不确定性规划方法且能对多种不确定性因素诸如可再生能源出力、负荷变化以及电力、天然气价格等进行综合考虑的综合能源系统的联合规划方法。

技术领域

本发明属于电力系统规划研究领域，尤其是在考虑不确定性因素的条件下，涉及以电力为核心的综合能源系统联合规划领域。

背景技术

随着环境问题和能源危机日益突显，构建以提高能源综合利用效率为使命的新一代能源系统成为各国政府的核心能源战略，“综合能源系统”的概念应运而生。与传统的电力系统不同，“电-气综合能源系统”通过燃气机组将电力网络和天然气网络紧密地联系在一起，从而提升能源的综合利用效率。在上述背景下，如何科学、经济、合理的对电力-天然气综合能源系统进行规划，成为目前学术界重点关注的热点问题。

而目前针对电力-天然气综合能源系统的联合规划方法主要分为确定性规划和不确定性规划两类。为降低建模和求解的难度，确定性的联合规划方法往往会忽略电力-天然气综合能源系统中的不确定性因素。事实上，作为一个由两种不同能源网络构成的复杂系统，其规划与运行往往会受到多种不确定性因素的影响，如可再生能源出力、负荷变化以及电力、天然气价格等。如果在制定规划方案时不对这些不确定性因素进行精确的评估，则很难保证规划方案的经济性和有效性，甚至有可能为未来综合能源系统的运行埋下安全隐患。因此，相对而言，不确定性的规划方法更符合综合能源系统规划的实际需求。

但是在电力-天然气综合能源系统的规划中还存在以下问题：

1)电力-天然气综合能源系统的不确定性规划方法多采用场景法来处理系统中的不确定性因素，由于场景法需要对不确定性变量进行大量抽样以形成一系列可供求解的确定性场景，所以，基于场景法的不确定性联合规划方法求解比较复杂。目前鲁棒优化多用于电力系统的不确定性优化运行领域，但针对基于鲁棒优化的综合能源系统不确定性规划方法的研究尚未见报道。

2)现有的电力-天然气综合能源系统不确定性规划方法，基本上都是基于整体理性的思想,利用一个统一的多目标优化模型进行规划决策，并没有考虑不同投资主体的个体理性行为。然而，在高度市场化的实际综合能源系统中，电力网络和天然气网络往往是由不同的投资主体进行投资建设，这些投资者的利益诉求彼此独立，其规划方案是多个市场主体基于个体理性，在博弈的过程中所形成的均衡结果。在这种情况下，上述基于整体理性构建的不确定性规划模型，一方面难以有效描述实际综合能源系统中广泛存在的多主体博弈现象；另一方面，难以兼顾市场中每一个投资主体的利益诉求，从而降低市场活力。目前，已有研究开始关注综合能源系统中普遍存在的多主体博弈行为。其虽基于博弈理论对综合能源系统中的多主体博弈行为进行建模，但基本上都是针对综合能源系统的运行与控制问题，而针对综合能源系统规划过程中多主体博弈现象的研究尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于不确定性的规划方法的，能对多种不确定性因素诸如可再生能源出力、负荷变化以及电力、天然气价格等进行综合考虑的综合能源系统的联合规划方法。

一种考虑不确定性和多主体博弈的综合能源系统规划方法，包括以下步骤：

1)构建包括发电公司、电网公司以及天然气公司在内的不同利益主体的规划收益模型；

2)采用鲁棒优化方法处理风电出力的不确定性，并将风电出力的不确定性作为一个虚拟主体——“大自然”，参与到联合规划的博弈当中；

3)将所述利益主体作为博弈参与者，提出双层动态博弈规划模型；