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申请/专利权人：复旦大学

摘要：本发明属于电气工程领域，具体涉及一种共享储能‑多生产消费者合作优化方法。本发明首先建立共享储能‑多生产消费者模型，分别使用机会约束和鲁棒优化来应对光伏出力和电价的不确定性。然后基于纳什谈判理论建立共享储能‑多生产消费者合作优化模型，并将纳什谈判原问题等效转换成共享储能‑多生产消费者系统效益最大化子问题和电能交易谈判子问题。最后采用交替方向乘子法（ADMM）对两个子问题进行分布式求解，以保护各参与主体隐私。仿真结果表明，所提策略可以有效提高各主体运行效益和应对不确定风险的能力。

主权项：1.一种共享储能-多生产消费者合作优化方法，其特征在于：所述优化方法采用共享储能，通过购售电的价格差进行获利；具体步骤如下：1构建共享储能模型，共享储能的成本包括：和生产消费者交易的成本，和电网交互的成本，以及充放电的运营成本，共享储能收益模型由式1计算获得：USES＝-CSES＝-Coperation+Cbat_grid+Cbat_user1其中：USES是共享储能的收益；CSES是共享储能的成本；Coperation是储能运营成本；Cbat_grid是共享储能和电网的交易成本，即指共享储能将电卖给电网获得的收益；Cbat_user是共享储能和用户的交易成本，包括从生产消费者购电，以及把储存的电量卖给生产消费者；储能运行成本Coperation，表示为： 其中：α是储能运行的成本系数；是储能的充电功率；是储能的放电功率；T是调度周期；共享储能和电网的交易成本Cbat_grid，表示为： 其中：共享储能把电卖给电网，从中获得收益；是共享储能和电网的交互电量；是t时刻的上网电价；共享储能和用户的交易成本Cbat_user，表示为： 其中：是用户i和共享储能交互功率，当小于0，共享储能从生产消费者买电，表现为共享储能充电；当大于0，共享储能向生产消费者卖电，表现为共享储能放电；是t时刻下共享储能和用户i的交易电价；N是生产消费者的个数；2构建生产消费者运行模型；生产消费者和共享储能的交易成本由式12计算获得： 其中：Ci，user_bat表示用户i和共享储能交易的成本；是用户i和共享储能的交互功率；当大于0，用户i向共享储能售电；当小于0，用户从共享储能买电；是t时刻下共享储能和用户i购售电价；生产消费者和电网交易的成本，见式13： 其中：Ci，user_grid是用户i和电网交互的成本；是用户i在时间t从电网的购电功率；是用户i在时间t向电网的售电功率；和分别是电网电价和上网电价；生产消费者考虑负荷的需求响应，调整用电计划，确定和电网以及共享储能电站之间的交互电量；其负荷调整的成本为： 其中：Ci，load_adjust表示需求用户i在调度周期内的负荷调整成本；是用户i在时间t内所削减的负荷；是用户i在时间t内的转移负荷；C1和C2分别为负荷削减和负荷转移成本系数；所述负荷分为三类：基础负荷、可削减负荷和可转移负荷；实际的负荷＝基础负荷+可转移负荷的上限+可削减负荷的上限+转移的负荷+削减的负荷： 其中：表示用户在需求响应前的负荷预测值，即原始负荷；loadi，base表示基础负荷；loadi，transfer_max表示可转移负荷的上限；loadi，reducible_max表示可削减负荷的上限；生产消费者根据电价信息，通过削减和转移负荷调整用电负荷需求，从而降低用电成本；调整后的负荷需求响应如式16所示： 其中：是根据用户i需求响应之后的负荷；和分别是用户i在t时刻削减和转移的负荷量；3构建光伏出力不确定性模型；将光伏出力的实际值看作是预测值和随机误差之和；光伏出力的预测误差通常遵循正态分布，方差为见式21所示： 其中：是光伏出力的实际值；是光伏出力的预测值；用机会约束描述光伏出力不确定性下的功率平衡，见式22所示：其中：η是置信概率水平；是用户和共享储能的交互功率；是光伏出力功率；是用户i从电网的购电功率；是需求响应后的负荷；是用户i向电网的售电功率；F为随机变量的累积概率分布函数，将式22转化为式23： 根据F的计算方法，上述约束最终转换成以下不等式约束： 其中：是标准正态分布的反函数；4构建考虑电价不确定性的目标函数；采用鲁棒优化构建电价的不确定性；由于电价的不确定带来的额外成本，见式25； 其中：ξ是价格偏差系数，τi是电价不确定参数,K是电价不确定的时间段；k的取值范围是[0,T]，且t∈k，|k|≤τi用来限制价格偏差惩罚项只在电价不确定的阶段有效；鲁棒优化是考虑最坏情况下的求解，所以鲁棒优化的目标函数如下式： 生产消费者的优化目标为： Ui，user表示生产消费者i的收益，转换成成本优化目标如下式： 其中：ξ是价格偏差系数，τi是电价不确定参数；k的取值范围是[0,T]，且t∈k，|k|≤τi用来限制价格偏差惩罚项只在电价不确定的阶段有效；考虑电价不确定之后的Min-Max目标函数，电价最劣场景由内层价格偏差惩罚项生成；将式28中Min-Max问题转换成Min-Min问题后的目标函数为下式： 生产消费者i的效益目标函数为下式： 5构建基于纳什谈判的合作模型；在共享储能-多生产消费者合作优化中，各主体希望通过谈判寻找到一种均衡策略，从而最大程度地提升各个主体收益；共享储能和多生产消费者之间的交互主要通过电能交易，因此，在共享储能-多生产消费者合作优化方法中，求解电价和电能交易的功率；采用纳什谈判同时考虑个体利益和集体利益，同时纳什谈判解可使参与合作的各个主体获得帕累托最优；纳什谈判标准模式如下： 其中：B为参与谈判的主体集合；Ub，0为谈判破裂点，也就是不参与纳什谈判的收益；Ub是谈判后的收益；将纳什谈判理论应用到共享储能和生产消费者之间，得到式41： 其中：USES是共享储能参与合作博弈后的收益，USES，0是共享储能参与合作博弈前的收益,Ui，user，0是生产消费者i在合作博弈前的收益，Ui，user是合作博弈后的收益；式41本质上是非凸非线形优化问题，难以求解；均值不等式见式42： 要使式41取到最大值，满足下式取到最大即可： 其中：令ωs和ωi，p等于式44,将式44和式45代入式46中，得到式47： 其中：Coperation是共享储能的运营成本；Cbat_grid是共享储能和电网的交互成本；Ci，user_grid是用户i和电网的交互成本；Ci，load_adjust是用户i的负荷调整成本；Ci，price_uncertain是用户i的电价不确定性成本；Cbat_user是共享储能和用户的交互成本；Ci，user_bat是用户i和共享储能的交互成本。

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