基于主从博弈理论的社区微电网-配网能量交易模型研究

随着全球环境污染问题及化石能源短缺问题日趋突出,分布式光伏大量接入配电侧导致微电网环境下的能量管理愈发困难.为实现微电网能源高效消纳及资源合理配置,提出了一种基于主从博弈的能量交易优化模型.针对光伏产消型社区微电网建立一种新型区域电力市场模型,并根据电网分时电价模型及内部交易电价模型提出市场交易模式选择方案.提出基于数据驱动的产消者负荷模型,并搭建用户经济模型.基于主从博弈理论提出售电用户(主导方)与购电用户(随从方)的博弈模型,并结合微分进化算法提出该模型的求解流程.算例验证了该优化模型对于提升社区收益、促进能量消纳的有效性.     

基于主从博弈的含电动汽车虚拟电厂协调调度

电动汽车作为配电网中最为重要的主动负荷,其充电优化管理成为目前售电侧开放下的重点研究领域之一。而虚拟电厂作为电网分布式能源管理的重要解决方案,其传统定义侧重于在发电侧聚合小容量分布式能源以提高可再生能源在电网中的消纳程度。结合售电侧开放下的电力市场改革需求,文中提出以虚拟电厂作为售电实体参与电动汽车充电管理的协调调度优化模型。在能量市场交易模型中,虚拟电厂作为分布式能源与电动汽车的聚合代理商参与电力市场电能申报与交易;在主从博弈模型中,虚拟电厂通过主从博弈制定合理的售电价格引导电动汽车的有序充电入网,并通过协调调度集中整合优化分布式能源。算例分析表明,通过虚拟电厂的集中优化管理可以有效实现分布式能源与电动汽车的能源互补并提升整体运行经济性。     

面向产消用户的售电公司发-用电多元电力套餐优化EI北大核心CSCD

新型电力系统背景下的产消用户不断发展,这给售电公司在设计多元化套餐吸引产消用户以及利用发电资源方面带来挑战。充分考虑产消用户的发用电特点,提出售电公司面向产消用户的发-用电多元电力套餐优化策略。设计2种发电套餐、3种用电套餐和2种发用电捆绑套餐;分别以考虑风险的售电公司综合收益最大和产消用户的综合满意度最高为目标函数,构建主方的购售电决策模型和从方的套餐选择模型,阐述售电公司和产消用户的主从博弈互动过程;提出博弈过程中的套餐组合策略,以提高套餐的多样性;采用粒子群优化算法和CPLEX优化软件求解模型的纳什均衡解。算例分析结果表明,博弈模型具有较好的收敛性,所提多元发-用电套餐和套餐组合策略能够适应不同类型的产消用户,提高产消用户的综合满意度。     

代购型电力零售市场模式

近几年来,电力市场中用户数量最多的居民等中小用户用电量增长迅速,成为电能消费中不可忽视的组成部分,因此如何在面向中小用户售电的电力零售市场中引入市场竞争机制就成为一个重要的问题.文中讨论了在当前电力市场模式下售电环节中存在的不足.指出拥有配电网垄断资源的配电企业不应参与电力商品的销售,同时为了避免市场力而应使同一配电区有足够多的售电企业,提出了由配电企业代购电能的电力零售市场模式.     

基于非合作博弈的独立售电公司最优规划方法

随着电力体制改革持续推进,电力市场进一步开放,新增售电主体接入配电网,在丰富配电侧可调配资源的同时增大了规划难度。为了指导独立售电公司合理参与配电网建设,形成良好的市场环境,提出一种基于非合作博弈的最优规划方法,以确定售电公司发电设备的投资方案。首先,提出独立售电公司综合运营策略及模型;然后,基于完全信息非合作静态博弈,以独立售电公司的综合收益作为各主体的优化目标,建立非合作博弈模型;最后,研究非合作静态博弈流程,为了求解复杂的混合整数非线性模型,采用二阶锥松弛方法将模型转化为混合整数二阶锥规划问题,提出基于数学优化的迭代搜索算法用以求解所提模型的Nash均衡解。以IEEE 33节点系统为例,仿真结果表明了所提模型的合理性与算法的有效性。     

基于主从博弈的售电商多元零售套餐设计与多级市场购电策略

随着电力市场改革的发展,如何制定吸引用户选择的多类型零售套餐成为提升售电商利润的研究重点。为此该文结合激励手段和价格信号为售电商设计了多类提升市场竞争力的零售套餐,并基于多时间尺度、多交易类型的市场背景为其提出购电策略。首先,搭建售电商与多元用户之间的主从博弈架构,分析售电商参与日前、月度、年度多级市场下与发电商、电力交易中心等主体之间的多种购电交易类型,设计峰谷分时电价、昼夜用电捆绑、峰谷惩罚补偿、阶梯递增电价、固定单一电价5种月度零售套餐。其次,分别以考虑风险因素的售电商效益最大化、多元用户自身综合满意度最大化为目标,构建主方购售电组合决策模型和从方零售套餐选择模型,并阐述主从博弈互动过程。接着,采用粒子群优化算法和CPLEX优化软件求解模型的纳什均衡解。最后,利用算例仿真验证主从博弈模型的迭代求解具有较好的收敛性,多级市场购电策略和多元零售套餐的提出有利于售电商提升自身利润的同时提高用户满意度,从而扩大市场份额。     

计及售电公司参与电力现货交易的配电网供电能力优化方法

作为电力交易市场的重要组成部分，售电公司可通过从市场购买电力或将电力输送到市场和用户来改变配电网的潮流分布，并以此影响配电网的供电能力。以往的研究在分析配电网的供电能力时，鲜有考虑到电力市场交易的不确定性对配电网运行的影响。基于售电公司的双重角色，首先分析市场交易与配电网供电能力之间的交互作用；其次，计及配电网内部参与需求响应的可控分布式电源和可控负荷，建立考虑售电公司参与电力市场现货交易的配电网供电能力双层优化模型，并基于改进的重复潮流法和原-对偶内点法求解；最后，以改进的IEEE 33测试系统验证算法。结果表明，售电公司通过灵活调整购销策略参与电力交易，既可保证收益，又能提高配电网的供电能力，研究可以为优化电力市场配置与提高配电网供电能力提供一定的理论依据。     

区域电网竞价策略研究

根据区域电网的特点,研究售电公司、电网公司和用电客户之间的电量交易。考虑到交易过程中的供需差异等因素,建立了基于输电费用优化的非合作博弈售电策略模型。以区域电网为例,分析各利益主体在非合作博弈模型下的纳什均衡售电策略。算例分析结果表明,非合作博弈售电策略模型不仅可为售电公司提供竞价参考、平衡可再生能源和传统火电之间的利益,同时也可降低区域电能供需不平衡概率,保障电力市场安全运行。     

区域配电网内分布式电源和负载联盟交易模式设计和分析

分布式电源和负载可在配电侧形成电能供给和消费的联盟,并参与区域电力市场交易。相比于单独进行交易,这样的联盟通过帮助市场能力较弱的分布式电源和负载参与到配电网市场中,推动配电网中的中小型负载和分布式电源之间的直购电业务的发展,促进配电网侧的电力市场形成;同时利用市场信号引导分布式电源和负载的电能生产和消费过程,使得它们获得更多的经济利益,促进分布式可再生能源的发展。文中给出了区域配电网中联盟交易模式的存在条件,并且基于公用电网的作用和合作博弈理论,建立了相应的交易价格模型。进一步,以集成售电商的收益为优化目标,构建了联盟选择和定价的优化决策模型。仿真算例说明了联盟交易模式的理论可行性,证明了在不同运行场景中所提优化决策模型的有效性。     

基于分布式分支界限算法的产消者联盟电能交易策略

随着分布式能源在配电网中的高比例渗透,产消者作为新型主体参与市场竞争日益受到关注。基于合作博弈的产消者联盟电能交易可增加产消者的整体收益,产消者采用动态联盟结构可提升对环境变化的适应协调能力。为此,提出基于多代理系统（MAS）的产消者联盟运行框架,以及在此框架下产消者联盟电能交易的双层优化模型。上层模型使用分布式分支界限算法求解最优联盟结构下的产消者电能交易策略;下层模型根据更新的交易电价调整产消者购售电计划。最后通过仿真算例验证了所提方法的合理性、有效性及模型的可扩展性。     

计及配电公司特许经营权的产消者点对点交易模型

在针对配电系统层面设计点对点电力交易机制时,需要考虑配电公司所拥有的特许经营权,通过设计适当的网络收费模式有效补偿配电系统基础设施所有者的投资和运行成本。提出一种计及配电公司特许经营权的产消者点对点交易模型。基于配电公司和产消者之间的主从互动关系,建立基于电气距离的过网费定价双层博弈模型,上层为以配电公司收益最大为目标的过网费价格决策模型,下层为考虑过网费的产消者最优调度模型;基于卡罗需-库恩-塔克(KKT)条件将双层博弈模型转化为单层混合整数规划问题,进而得到过网费价格;利用交替方向乘子法分布式求解产消者点对点实时交易电量和交易电价。IEEE 33节点配电系统的仿真结果验证了所提模型能在保证配电系统安全运行的基础上保障所有产消者利益,且能合理补偿配电公司因放弃部分特许经营权而产生的收益损失。     

多虚拟电厂参与日前电力市场的鲁棒竞标博弈方法EI北大核心CSCD

针对风电出力的不确定性和多元决策主体间的复杂博弈关系对虚拟电厂(VPP)参与日前电力市场的竞标方案的影响,提出了一种基于非合作博弈理论和鲁棒优化思想的多VPP参与日前市场的竞标博弈方法。设计了多VPP同时参与能量市场和调峰市场的非合作博弈框架和相应的交易流程。建立了各VPP在其余竞标主体报价方案的基础上,聚合多种分布式能源参与市场交易的非合作博弈竞标模型。计及风电出力不确定性对VPP运营的影响,通过强对偶理论和鲁棒优化方法将确定性竞标模型扩展为鲁棒优化模型,并在模型中引入了鲁棒调节系数来灵活调整VPP竞标方案的保守性。通过重复执行多轮竞标博弈的求解策略,直至各市场主体均不能从单方面改变投标方案中获利后,确定各VPP在日前市场中的综合出清方案。算例分析表明,所提方法给出了VPP在能量市场和调峰市场的投标优化方案,可为VPP最优参与电力市场多类型交易产品提供参考。     

基于主从博弈的虚拟电厂双层竞标策略

虚拟电厂是一种集分布式能源和负荷为一体的综合能源服务商,也是一种新型的上网交易模式。由于虚拟电厂内部主体存在产权独立性,且电价竞标与电量竞标存在先后行动次序,应用Stackelberg动态博弈理论,建立虚拟电厂竞标问题的动态博弈模型。考虑风、光及负荷的出力波动和预测误差,分别建立虚拟电厂的电价竞标模型和电量竞标模型。基于两个子模型的主从递阶关系,利用最优性一阶条件和粒子群智能优化算法,求出模型的均衡解,确定虚拟电厂内多个分布式电源的交易电价与调度计划。最后对模型进行仿真,讨论不同场景下虚拟电厂的收益、电价竞标和电量竞标结果,验证模型的有效性。     

考虑用户切换行为的电力零售市场博弈模型

为了定量研究电力零售市场中用户在零售商间的切换行为对零售商竞价策略的影响,基于Bertrand竞争模型建立电力零售商参与零售市场竞价交易的博弈模型,其中引入市场份额函数反映用户切换行为;从理论上证明该模型纳什均衡解的存在性和唯一性,并采用非线性互补方法求得均衡解。算例仿真验证了所提模型的有效性,且用户的切换行为有助于缓解零售商在零售竞价交易中报高价的市场力滥用行为,进而提高电力零售市场的效率。     

基于价值认同的需求侧电能共享分布式交易策略

分布式电源、储能和柔性负荷的集成赋予了需求侧灵活调控能力,使其能够以产消者身份进行电能共享,从而促进电力资源的优化配置。为此,针对电能共享市场的交易机制进行研究,文章提出了基于价值认同的需求侧电能共享分布式交易策略,旨在降低电力市场的交易成本并提高市场效率。首先,基于剩余理论设计了边际价格驱动下的电能共享模式,同时基于最优反应函数建立了市场博弈模型,揭示了市场无序竞争导致的无谓损失。对此,提出了价值认同机制以提高电能共享市场的运营效率,并设计了基于一致性算法的分布式交易策略以实现产消者间的去中心化交易,从而保护用户的隐私安全。最后,通过数值仿真验证了所提交易策略能够实现电能共享市场的帕累托改进并促进电力资源的优化配置。     

基于价值认同的需求侧电能共享分布式交易策略

分布式电源、储能和柔性负荷的集成赋予了需求侧灵活调控能力,使其能够以产消者身份进行电能共享,从而促进电力资源的优化配置。为此,针对电能共享市场的交易机制进行研究,文章提出了基于价值认同的需求侧电能共享分布式交易策略,旨在降低电力市场的交易成本并提高市场效率。首先,基于剩余理论设计了边际价格驱动下的电能共享模式,同时基于最优反应函数建立了市场博弈模型,揭示了市场无序竞争导致的无谓损失。对此,提出了价值认同机制以提高电能共享市场的运营效率,并设计了基于一致性算法的分布式交易策略以实现产消者间的去中心化交易,从而保护用户的隐私安全。最后,通过数值仿真验证了所提交易策略能够实现电能共享市场的帕累托改进并促进电力资源的优化配置。     

分时电价下基于供用电双方博弈的家庭用户需求响应

动态电价策略正成为当前电力市场环境下供电侧普遍采用的调控手段,针对电力市场中售电公司与用户间互动关系,基于博弈论构建一种非合作的Stackelberg模型研究家庭用户的需求响应策略。模型通过对用户进行分类以实现对不同偏好用户的综合考虑,同时将电网负荷波动对售电公司效益的影响、用户满意度对用电舒适度的影响进行量化处理以完善供、用电双方效用函数。采用逆向归纳法对模型的纳什均衡解进行求解,并以此实现分时电价下对用户用电任务的优化调整。最后,将模型应用于实际算例中并对用户种类进行灵敏度分析,结果表明模型在供用电双方的效用优化方面具有较好的效果。     

含分布式电源接入的市场多主体博弈分析

研究能源互联网发展背景下含有分布式电源(distributed generation, DG)接入的电力市场中的多主体博弈问题。首先,利用多代理(multi-agents)技术,在由发电商、供电商与多类型用户组成的市场中,搭建了多主体博弈框架。其次,针对该框架下的市场各主体特点,分别采用统一市场出清价格(market clearing price, MCP)和按报价支付(pay as bid, PAB)的市场机制,构建了最优供应函数决策模型、最优投标电价决策模型以及考虑投标风险的最优投标电量决策模型。并且,基于效用函数,考虑弹性负荷(具有分布式发电或可中断能力)用户的购售能力,建立了最优购电和最优DG发电量决策模型。最终,实现了市场各博弈主体的利益均衡化目的。仿真结果表明,基于多代理技术的博弈能实现市场各主体的合理收益,不同主体组合的市场博弈结果存在较明显差异。充分挖掘弹性负荷调节能力可有效提高分布式清洁能源发电渗透率。以上结果符合工程实际与设计需求,验证了所提模型的合理性与有效性。     

基于非完全信息Stackelberg博弈的居民用户分时电价定价策略研究

随着我国售电市场规模的扩大以及用户响应能力的提升,基于用户响应准确建模的售电公司售电定价策略受到广泛关注。针对居民用户分时电价定价问题,提出了居民用户转移负荷满意度成本系数的辨识方法,考虑转移负荷满意度成本系数的概率分布,建立了售电公司与居民用户的非完全信息Stackelberg博弈模型,售电公司以购售电收益期望最大化为目标,各种典型场景下居民用户均以综合效用最大化为目标。通过算例分析验证了所提策略对售电公司收益的提升,并分析了现货市场电价对售电公司定价决策的影响。     

考虑电动汽车可调度潜力的充电站两阶段市场投标策略

在电力市场环境下,充电站优化投标策略能降低电力成本,甚至通过售电获取收益.文中考虑了电动汽车成为柔性储荷资源的潜力,提出了日前电力市场和实时电力市场下充电站的投标策略.首先,基于闵可夫斯基加法提出了充电站内电动汽车集群模型的压缩方法,并建立了日前可调度潜力预测模型和实时可调度潜力评估模型.同时,考虑充电站间的非合作博弈,建立了电力零售市场下充电站的策略投标模型,并基于驻点法将其转化为一个广义Nash均衡问题.然后,提出了基于日前报价和实时报量的两阶段市场交易模式,并与合作投标模式、价格接受模式和集中调度模式进行对比.最后,基于一个38节点配电系统进行了仿真.仿真结果表明所提出的可调度潜力计算方法能够将电动汽车集群封装为广义储能设备,从而降低了模型的维度.基于可调度潜力的策略投标模型能够挖掘电动汽车的储荷潜力,实现电动汽车与电网的有序互动.