[发明专利]基于双层主从博弈的综合能源系统多主体低碳运行方法

权利要求书

1.基于双层主从博弈的综合能源系统多主体低碳运行方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：构建考虑阶梯型碳交易的综合能源系统交易机制；

步骤2：构建由能源系统运营商ESO配置储能的综合能源系统基本结构；

步骤3：基于主从博弈理论，建立基于发电商、能源系统运营商、能源生产商、负荷聚合商的双层主从博弈模型；

所述步骤1中，综合能源系统IES中的碳排放主要来自上级购电和能源生产商EP中的供能设备，根据EP的产能量以及能源系统运营商ESO的购电量，构建EP和ESO的阶梯型碳交易模型；

所述步骤2中，将综合能源系统IES划分为能源系统运营商ESO、能源生产商EP以及负荷聚合商LA，综合能源系统IES外部与发电商PP进行电能交互；

配置储能的能源系统运营商ESO模型为:

其中，f_ESO为ESO的目标函数；C_ESO,s、C_ESO,b、分别为ESO售能收益、购能费用、碳交易成本；C_sell为PP售电收益；C_ESO,om为储能的运行维护成本；分别为ESO制定的购、售能价格；分别为储电、储热装置的充电、充热功率；k_ESO为储能的运行维护成本系数；t表示时刻；

储能的配置使能源系统运营商ESO能够通过调节储电、储热装置的充、放能功率来协调电热供需平衡，即：

其中，e,h,c分别为电、热、冷能；为EP的输出功率；为ESO向上级购电量；为储电装置的充能功率，为储电装置的放能功率，为储热装置的充能功率，为储热装置的放能功率；

为用户需求响应后的电负荷功率，为用户需求响应后的热负荷功率，为用户需求响应后的冷负荷功率；

所述步骤3中，在双层主从博弈模型中，能源系统运营商ESO处于联系发电商PP与能源生产商EP、负荷聚合商LA的中间位置，能够协调系统供需平衡；

在上层博弈中，能源系统运营商ESO作为发电商PP的跟随者，构成一主一从博弈；在下层博弈中，能源系统运营商ESO作为能源生产商EP、负荷聚合商LA的领导者，构成一主多从博弈；

所述步骤3中，双层主从博弈模型表示为：

该双层主从博弈模型包含了主从博弈的基本要素：博弈参与者、决策变量，效用函数；其中，博弈参与者为发电商PP、能源系统运营商ESO、能源生产商EP以及负荷聚合商LA；决策变量为PP售电价格S_PP，ESO购电量以及购售能价格S_ESO，EP售能量S_EP，LA实际负荷S_LA；博弈的效用函数为各主体目标函数，即f_PP，f_ESO，{f_EP,f_LA}；

各主体目标函数如下：

(1)发电商PP收益模型：

发电商PP通过制定售电价格引导能源系统运营商ESO灵活购电，在提升自身效益的同时降低能源系统运营商ESO补偿资源不足的成本，发电商PP以收益最大为目标，其目标函数为：

f_PP＝C_sell-C_PP

其中，C_sell、C_PP分别为发电商PP售电收益、运行成本；ρ_s为发电商PP售电价；a_m为机组发电函数的二次项系数，b_m机组发电函数的一次项系数、c_m为机组发电函数的常数项系数；

(2)能源系统运营商ESO收益模型：

引入储能后能源系统运营商ESO收益模型为：

(3)能源生产商EP收益模型：

能源生产商EP根据ESO制定的购能价格调整机组出力，实现自身效益的最大化，其目标函数为：

其中，C_EP为EP机组的运行成本；为EP的碳交易成本；分别为燃气轮机GT、燃气锅炉GB的输出功率；a_e为GT运行成本函数的二次项系数，b_e为GT运行成本函数的一次项系数，c_e为GT运行成本函数的常数项系数，a_h为GB运行成本函数的二次项系数，b_h为GB运行成本函数的一次项系数，c_h为GB运行成本函数的常数项系数；

(4)负荷聚合商LA收益模型：

考虑负荷聚合商LA用能效用和用能成本，负荷聚合商LA以效用最大为目标，其目标函数为：

f_LA＝C_LA-C_ESO,s

其中，C_LA为LA用能效用；α_i为LA用能偏好函数的一次项系数，β_i为LA用能偏好函数的二次项系数；为LA需求响应后的实际负荷功率。