[发明专利]基于合作博弈的园区综合能源系统分布式优化方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于合作博弈的园区综合能源系统分布式优化方法及系统，基于博弈论建立多园区主体合作博弈模型，并根据Shapley值进行利益分配。其次，采用交替方向乘子法解耦不同园区系统间的耦连，通过交互迭代实现分布式优化，解决多主体参与下的数据隐私保护问题；引入条件风险价值量化风光出力不确定性，提升系统运行安全与经济性。最后通过仿真算例系统验证了所提模型在提升整体经济效益、保证各主体信息安全性，以及适应不确定性环境影响方面的有效性。

技术领域

本发明涉综合能源系统分布式优化技术领域，尤其涉及一种基于合作博弈的综合能源系统分布式优化方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

伴随分布式能源的大规模开发与能源耦合设备的快速发展，可协调区域内电、气、热等多种能源的综合能源系统成为当今能源领域的重要研究方向。区域综合能源系统内多个主体间如何协调利益冲突、解决信息壁垒，依然是当前影响多主体系统优化运行效果的关键性因素。

目前，在多主体参与的协调优化问题中，博弈论可准确反应参与主体间的相互作用特点，有效促进多主体智能决策，因而得到广泛关注。

现有技术基于Stackelberg主从博弈研究了综合能源系统源、荷两侧能源供应商、园区服务商与用户之间的交易互动；或者根据多能源系统之间竞争趋利的非合作博弈思想，建立了多能源系统博弈模型。这些研究主要考虑多主体间的竞争关系，尚未考虑不同系统内部可再生能源出力的随机性及负荷需求的异质性带来的潜在合作可能。

现有技术提出了基于合作博弈的光伏微网群交易模型，通过通信系统共享网络信息，进行能量交互；或者，引入联合博弈解决多能源枢纽的合作问题，开发了称为合并分裂规则的分布式联盟算法；或者，基于合作博弈的多微网系统互联的协同优化调度模型，在Shapley分配的基础上提出一种基于交互贡献度的收益分配方案，改善Shapley分配方法的不足。这些研究中虽考虑了多主体间潜在的合作关系，引入合作博弈促进多主体协调，但各参与主体之间的能源交易互动过程较为模糊，且各主体需共享系统内部信息，存在数据隐私泄露的隐患。另外，上述研究通过纳什谈判确定各调度时刻的能量传输功率和能源交易价格，无需共享系统重要信息，较好地保护了各参与主体的信息安全，但纳什议价模型本质为非凸非线性问题，当参与主体数量过多时，问题求解较为复杂，较难寻找到问题的均衡解，谈判破裂可能性较高。

综上，在多个园区级主体构成的区域综合能源系统中，各园区系统间存在潜在的合作关系，引入合作博弈后，可有效解决多主体间的利益分配冲突问题。但是，伴随综合能源系统快速发展，园区级系统之间的大规模互联互通成为一种必然的趋势，当合作主体数量不断增加时，如何在保证参与主体内部信息安全的前提下，降低合作模型求解难度，提高求解速度，提升多主体合作可能性亦是亟待解决的问题。此外，在针对多园区系统参与的多主体协调优化中，目前较少考虑风光出力的不确定性影响，而在实际运行中，可再生能源出力的波动性与随机性是影响多个园区系统合作的重要因素。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于合作博弈的园区综合能源系统分布式优化方法及系统，在充分挖掘各园区综合能源系统间潜在合作关系的基础上，引入博弈论构建合作博弈模型，通过合理的分配方案避免利益冲突的出现，最大化各合作主体收益，提升整体经济效益；为最大程度保护各参与主体信息安全，快速确定各园区系统间能量传输功率，引进了ADMM算法解耦合作主体之间的深度交互，通过迭代求解获取最优能量交互值，降低了联盟谈判破裂的可能性。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种基于合作博弈的园区综合能源系统分布式优化方法，包括：

分别获取园区综合能源系统燃气轮机的发电功率、天然气出力、蓄电池的充放电功率和压力罐的充放电功率数据；