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申请/专利权人：上海大学

摘要：本发明涉及一种基于势博弈的多能源微网分布式调度方法，能兼顾不同能源运营者的利益，提高其决策自主性，针对具有电能、气能以及G2P、P2G、储能等装置的多能源微网系统，把其调度问题建模为各子网之间的博弈问题，建立基于势博弈的多能源微网调度模型，并构造势函数。本发明使多能源微网内各子网的自主性和经济性得到有效提高，更符合实际情况，而且模型中G2P、P2G的引入能够有效提高系统整体的经济性。本发明旨在处理多能源微网调度中存在的信息复杂性和不对称问题，并实现各能源子网运营者决策的自主性，为多能源微网的管理者寻求多能源分布式调度的最优策略提供解决方案。

主权项：1.一种基于势博弈的多能源微网分布式调度方法，其特征在于：构建多能源微网系统由一个电能子网和一个天然气子网组成，电能子网拥有分布式光伏资源、储能设备以及柴油发电机组，并与外部配电网相连接；气能子网拥有储气装置，并与外部天然气管道相连接；两网分别通过G2P和P2G技术实现电—气流动，并通过唯一的信息处理中心—能源路由器进行通讯，其中假设同一时段子网只能在P2G和G2P两种方式中选择其一；所述多能源微网分布式调度方法如下：1首先，能源路由器根据G2P和P2G设备的出力限制条件确定两子网交互量的范围，并发送给两个子网的调度中心，各子网根据已知信息完成独立决策，获得各分布式能源的出力情况；2然后两个子网各自向能源路由器提交电—气交互计划，其中，电能子网提交P2G的出力计划，气能子网提交G2P的出力计划，由能源路由器更新交互信息并发送给各子网；电能子网根据G2P出力更新调度方案，气能子网根据P2G出力更新调度方案；以此类推，直到双方的交互计划达成一致，则得出最终的微网调度方案；电能子网决策模型为：考虑调度周期为T个小时时段，电能子网经济调度模型的目标是使微电网日运行经济成本最低，其中包括：燃料消耗成本、设备运维成本、与大电网的交易成本、对用户参与需求响应的补偿、光伏发电补偿、环境成本以及与天然气子网的交互成本；决策变量为各时段柴油发电机的出力大小、储能装置的充放电大小、与主电网的交互量以及P2G的功率；目标函数如下所示： CG2Pt＝FG2Pt·Cg_G2P7CP2Gt＝PP2Gt·Ce_P2G8式中：NF为对应各小时时段的柴油发电机的总量，CFit为t时段第i台柴油发电机的燃料损耗成本；CMit为t时段第i台柴油发电机的运维成本；Cbatt为t时段储能装置的老化成本；cgrid为微电网与大电网交易电价，Pgridt为与大电网交互功率；loutt为微网电力用户在t时段的负荷转出量，loutt0；λLS_sub为用户负荷转移的补偿价格；μPV为光伏发电补偿价格；qPVt为t时段直接供给微电网用户的光伏发电量；式5为柴油机i的环境成本计算公式，其中μm，γm为温室气体排放系数，为惩罚价格，Pit为柴油机i的发电功率；FG2Pt表示t时段天然气子网向电能子网输送的气量；PG2Pt为t时段G2P的电功率，即燃气发电机组输出功率；PP2Gt为t时段P2G的电功率，即甲烷反应机组输入功率；一般对于某一时段，PG2Pt和PP2Gt不会同时为正；GHV为天然气高热值；αg、βg、γg为燃气发电机的耗量系数；Ce_P2G为P2G的电能单价；Cg_G2P为G2P的天然气单价；CP2Gt表示t时段电能子网通过P2G卖电给气网的收益；CG2Pt表示t时段电能子网获取气网通过G2P输送的天然气所产生的成本；电能子网调度过程需满足以下约束条件： Pimin≤Pit≤Pimax10|Pit-Pit-1|≤ΔPimax11SSOCmin≤SSOCt≤SSOCmax12 |Pgridt|≤Pgridmax140≤PP2Gt≤PP2Gmax15式9表示功率供需平衡关系，Lallt为用户电力负荷，Pbatt为t时段储能出力，PPVt为t时段光伏出力；式10表示柴油发电机的输出功率约束；式11表示柴油发电机爬坡功率约束；式12表示蓄电池荷电状态约束；式13表示蓄电池单位时间充放电约束，VESS为储能容量，η为充电效率；式14表示微电网与大电网的功率传输约束；式15表示P2G的功率约束；气能子网决策模型为：天然气子网在基于电—气互联的基础上引入储气装置，天然气供应商既可将富余天然气卖给电能子网，或采用注入储气装置进行存储，提高其决策的灵活性；考虑调度周期为T个小时时段，天然气子网经济调度模型以与天然气网交易成本、设备维护成本、环境成本以及与电能子网交互成本之和最小为优化目标，决策变量为各时段与天然气主网交互量、储气装置的充放气量以及G2P的输气量；目标函数表示为： 其中：CP2Gt＝PP2Gt·Ce_P2G17CG2Pt＝FG2Pt·Cg_G2P18 COM_gt＝KOM_g·PG2P22式中：Fint为t时段天然气外网进气量；cg为天然气子网向外网的购气单价；CP2Gt表示t时段气能子网通过P2G向电能子网购电的成本；CG2Pt表示t时段气能子网通过G2P向电能子网输送天然气获得的收益；CEN_gt为t时段燃气轮机造成的环境成本，θk′为第k'种气体排放成本系数，为第k'种气体排放因子；COM_gt为燃气机组维护成本，KOM_g为燃气机组维护成本系数；式19描述了P2G装置天然气与消耗电功率的转化关系，FP2Gt为天然气商从电能子网购入电能所转化的天然气，ηP2G为P2G的转化效率；根据所建模型，天然气子网调度过程要满足以下约束条件：包括气体平衡约束，储气罐运行约束，反应机组运行约束；FG2Pt+Lgt＝Fint+Fst+FP2Gt23Gst＝Gst-1+Fst24Fsmin≤Fst≤Fsmax25Gsmin≤Gst≤Gsmax260≤PG2Pt≤PG2Pmax27式23表示天然气子网气体流量平衡条件，Lgt为天然气负荷；式24—26为储气装置中单位时间内气体容量变化约束，GSt为t时段储气装置内天然气体积，FSt为t时段向储气装置中注入的天然气体积；GSt和FSt均具有上下限值；式27表示G2P的功率约束。

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