基于供需双侧博弈互动的园区多能运营商能源交易优化决策

随着能源市场改革的逐步深入,大量新兴市场主体涌入市场展开激烈竞争。在此背景下,以园区运营商对园区综合能源系统(integrated energy system,IES)进行管理并参与市场为应用场景,建立与供需双侧博弈互动的园区运营商能源交易决策模型。首先,基于Stackelberg博弈理论,同时考虑供给侧和需求侧市场主体的主动性,提出园区运营商供需双侧博弈互动框架。其中,园区运营商分别采用功率-价格曲线和分时统一价格与能源供应商和用户进行互动模拟。然后,采用能源枢纽(energy hub,EH)建模方法,详细构建园区IES调度模型,以园区运营商净利润最大化进行园区IES运行优化。接着,证明该博弈互动模型纳什均衡(nash equilibrium,NE)的存在性和唯一性,并提出相应的NE求解流程。仿真结果表明,所提博弈互动模型的求解具有良好的收敛性,园区运营商与供需双侧进行博弈互动可更好地调整自身分布式能源设备的运行,并以更低的成本进行购能。     

区域综合能源系统供需双侧多能博弈互动策略

随着综合能源市场化的持续推进,区域综合能源系统中各能源主体交互不断深入,能源枢纽作为多种能源转换传输和交易的纽带,实现了不同能源主体之间的耦合。在此背景下,提出一种基于能源枢纽供需双侧多能博弈互动的优化策略。文中建立了源枢纽供需双侧博弈模型,在供给侧与能源经销商进行购能博弈,在需求侧与用户进行售能博弈。证明了博弈模型存在唯一的纳什均衡解。算例结果证明了所提模型具有较好的收敛性,多种能源参与的供需双侧博弈可使得能源经销商和能源枢纽的收益更高,同时储能设备的引入有利于实现源-荷-储协同优化运行。     

基于Berge-NS均衡的电力市场多主体非合作博弈竞争模型

售电侧放开促使了电力市场主体的多向性选择,同时也增强了多元主体间的激烈竞争,而市场外部因素是不确定的,每个市场主体就需要在含不确定性的博弈中研究多元主体间的竞争关系并发展竞价策略,这对于促进电力市场的发展具有重要的意义。在明确市场主体需求的基础上,分别对发电商、售电商和大用户主体构建了市场决策模型;根据Berge-NS均衡模型制定了电力市场多主体非合作博弈竞争的流程和步骤,并利用磷虾群(KH)优化算法对各市场主体竞价策略的动态调整和市场均衡情况进行求解。通过算例仿真对所构建竞争博弈模型及求解算法进行验证,相关结果表明:随着博弈的不断深入和市场信息的积累,市场主体间的竞价策略会逐渐达到均衡状态,从而实现各方收益共赢和协调发展,有效提高了市场效率;同时验证了KH优化算法在求解电力市场多主体博弈竞争问题时的可行性和有效性。     

计及短流程钢铁企业生产过程的供需互动调度模型

针对可调节潜力与生产流程密切相关的短流程钢铁企业,提出一种计及该类用户生产过程的供需互动调度模型,以调动其参与电网调度积极性,促进可再生能源消纳.采用资源任务网方法对钢铁生产各环节与生产资源的耦合关系进行建模,并改进其中工序之间衔接关系的处理方式,以使制定的生产作业计划更具现实可行性;综合考虑电网调度与企业用户两方主体的不同利益诉求,建立双层规划调度模型,以真实反映电力供需间的互动博弈过程;为使模型求解与互动过程相匹配,基于分层迭代思想采用新异构分解算法,在保证层间仅交互实时电价与购电功率的前提下加快求解的收敛速度.算例仿真验证了所提改进方法的有效性与优越性,且表明所提模型在提高系统对可再生能源消纳能力的同时兼顾企业利益.     

区块链技术下局域多微电网市场竞争博弈模型及求解算法

区块链技术作为新兴分布式数据库技术,在能源领域有巨大的应用潜力。多微电网系统作为能源互联网的重要组成部分,研究多微电网系统中多主体的竞争博弈对能源互联网技术的发展具有重要的意义。在综合分析微电网运营商、大用户以及分布式聚合商市场主体需求及收益等因素的基础上,构建了基于区块链技术的多微电网系统竞争博弈模型;针对这一复杂多目标优化问题,提出了采用改进蚁群优化算法(IACO)进行求解。对所构建的竞争博弈模型及求解算法进行了仿真分析,仿真结果表明,基于所提模型得到的各时段最优电价策略可有效地平衡市场各主体的效益,从而实现多方共赢和协调发展;结果验证了IACO在求解基于区块链技术多目标优化问题时的适应性和有效性。     

多能源微网参与电-气多能源市场的多主体主从博弈交易策略

针对多能源微网（MEMGs）具有丰富可调节资源的特点,基于区域电-气综合能源系统中配-微网络间不同层级的能源交互特性,提出一种MEMGs参与多能源市场的交易框架和多主体主从博弈的交易模型。通过MEMGs策略性参与区域能源市场交易,降低各主体购能成本,实现多个能源市场下多主体互动交易。将配电系统运营商和配气系统运营商视为领导者、各个多能源微网运营商（MEMGO）视为跟随者,以配电网节点边际电价和配气网节点边际气价作为各MEMGO的能源结算价格,构建考虑MEMGs参与电-气多能源市场的多主体主从博弈交易模型;在证明该模型存在Stackelberg均衡解的基础上,通过交替方向乘子法求解所提模型以保证各主体的信息私密性;通过REGESE13-G7和REGESE123-G20测试系统验证了所提多主体交易策略的可行性和有效性。     

基于多智能体Nash-Q强化学习的综合能源市场交易优化决策

目前求解综合能源市场多参与主体竞价博弈问题普遍采用数学推导法与启发式算法,但两类方法均须以完全信息环境为前提假设,同时前者忽略市场参与者非凸非线性属性,后者易陷入局部最优解.为此,引入多智能体Nash-Q强化学习算法,将市场参与主体构建成智能体,经由智能体在动态市场环境中反复探索与试错寻找博弈均衡点.首先,构建竞价决策-市场出清双层迭代的电-气综合能源市场交易框架.其次,在竞价决策层中通过博弈理论构建市场参与主体间的利益关系模型,采用多智能体Nash-Q强化学习算法优化参与主体竞价策略.然后,在市场出清层中联合博弈竞价策略共同求解得到交易Nash均衡解.最后,通过算例仿真验证了所提方法的有效性和准确性.     

基于用户需求响应的综合能源交易机制研究

针对多能源协同规划、共同运行的能源系统发展趋势,提出了一种含有电能、热能和氢能的综合能源市场交易机制,以促进综合能源系统的发展。市场参与者为拥有可以供给多类型能源的能源转化设备的综合能源服务商和具有灵活需求响应能力的用户。为解决市场参与方和参与者之间相互竞争博弈问题,建立了上层为综合能源服务商之间的对能源销售价格竞争的非合作博弈,下层为多用户之间的演化博弈的双层博弈模型。同时,根据综合能源服务商与用户间的交易次序,构建了二者之间的Stackelberg 主从博弈模型。通过算例分析验证了该综合能源交易机制不仅可以使市场交易在多能源之间得到耦合,提高能源使用效率,还可以促进用户负荷的灵活响应,降低负荷峰值,提升用户效益。     

增量市场环境下多供电主体市场博弈模型与交易行为分析

研究新增供电主体参与电力市场的运营机制对电力市场的健康和可持续发展具有重要意义。构建包含配电网运营商、分布式电源运营商、储能运营商和用户的增量市场模型,分析各主体间的市场关系和价格传导机制;基于市场博弈理论,利用纳什均衡解的存在性条件构建增量市场环境下多主体参与的双层优化模型。仿真结果验证了所提模型及求解方法的有效性,增量市场环境下运营商供给能力是影响其博弈策略的关键因素,外部监管手段有利于培植新的供电主体,但也存在由于运营商规模不对等造成垄断电价的交易问题。     

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。     

有限信息环境下基于学习自动机的发电商竞价策略

电力市场是典型的不完全竞争市场,发电商可以通过策略性报价以提高自身收益。现有的发电商报价策略研究通常假设发电商能利用充分的市场信息,但这种假设在市场启动初期往往不成立。为解决发电商在有限信息环境下的报价策略问题,文中提出了一种改进的强化学习自动机算法,该方法对外部信息量要求较低,且计算复杂度小,易于实现。此外,将发电商报价和市场出清的过程建模为重复博弈而非广泛使用的马尔可夫博弈,避免了马尔可夫博弈要求系统状态具有时间相关性这一强假设。最后,算例验证了该算法的有效性。     

基于多主体的发电企业二阶段博弈模型仿真

不完全信息、垄断电力市场下,发电企业在博弈中需要准确预测对手信息,因此提出一种基于多主体平台(Swarm)的2阶段演化博弈模型。该模型依据获取信息量的多少把博弈过程划分为2阶段,刻画了发电企业充分利用在博弈过程中所获取的信息,不断修正自己行为规则的演化过程。为了研究个体决策对群体行为的影响,在模型中考虑了发电企业群体中成员的自学行为、效仿行为以及群体之间交互行为。模型假定发电市场是由采用不同模型的发电企业构成,在多主体平台Swarm上对该发电市场进行仿真,通过仿真论证了该模型能较其它模型更准确地预测对手的信息。在发电市场中引入退出机制,对由具有效仿行为的发电企业构成的发电市场进行仿真,发现留存在市场上的发电企业通常能较准确预测竞争对手的信息。     

简易当量电价法的解析表达及发电厂商古诺博弈行为初探

将基本的简易当量电价法作解析表达，其中考虑了二次供应函数的参数报价，实际的电力市场往往更接近于寡头市场，发电厂商可以通过策略性的报价获得超额利润。在简易当量电价法体制下，研究了发电厂商报价的寡头古诺博弈模型及其算法，即发电厂商通过持留发电容量，抬高电价，获取超额利润。采用两层优化模型，上层是电力市场定价模型，下层是发电厂商利润最大化，在求双寡头古诺博弈均衡点时，采用了网格搜索算法和反应曲线法，进一步讨论了该博弈行为对系统的影响，给出了说明性算例，算例表明电力市场中发电厂商的博弈行为会造成电价上升，其中寡头勾结的情况造成的危害最大。     

基于多群体协同进化的电力市场均衡模型

可再生能源配额制及绿证制度作为一种新型的市场交易政策,能够极大地促进新能源的消纳。考虑配额制及绿证制度引入后,电力批发市场和绿证交易市场存在耦合的影响关系,市场中发电商存在相互博弈行为。基于电力市场均衡策略,建立了两个市场协同下的多寡头非合作博弈模型。在电力批发市场中,发电商以古诺形式参与市场竞争。在绿证市场中,绿电商以供给函数形式进行绿证竞争。针对博弈模型,采用多群体协同进化算法对纳什均衡点进行求解,重点对两种市场交互下的发电商策略性行为进行分析。仿真结果表明了模型的有效性及算法的可行性。     

市场环境下的售电商合作博弈研究

随着售电业务的放开,售电市场逐步成型,社会资本的进入也导致售电公司越来越多。对电力市场形成初期售电商之间的市场合作行为进行了研究,引入博弈理论,构建了不同情景下的售电商市场行为的博弈模型,探讨了售电商之间合作的可行性。仿真分析表明：符合合作条件的售电商之间通过合作可以提高各自的利润;电量预测偏差越大的售电商对交易单位成本的敏感性越大。     

市场力指标组态作用下的发电企业报价带研究

在电力市场复杂多变的市场环境下, 对于参与报价的发电企业来说, 对自身在市场中所处的竞争地位的估计具有重要的经济意义。发电企业通过全面综合地对市场中各个参与者或者单独对自身各种竞争力指标的估计, 分析得出自己在市场中竞争的地位, 从而进行相应合适的报价。不同市场力指标反映不同的竞争因素。从发电企业的角度, 对HHI, DHHI, MRR, Lerner, MPC 五种市场力指标进行分类分析, 分为报价事前分析和报价事后分析。最后综合多种因素分析得出一个衡量市场力的综合指标, 该指标的大小范围同时也决定了发电企业的报价范围———报价带, 发电企业可以根据报价带进行有优势的报价, 并举例说明对发电企业市场竞争力的分析要充分考虑多方面因素, 综合评估才能得出科学判断。     

A game equilibrium model of a retail electricity market with high penetration of small and mid-size renewable suppliers

Game theory has provided a practical tool to model players' strategic behavior in electricity markets, particularly as the world moves towards a more competitive market. A game theoretic approach can be used to find the clearing electricity price in a retail electricity market with a high penetration of small and mid-size renewable suppliers.     

基于最优潮流和完全信息的纳什均衡分析

电力市场是一个不完全竞争的市场，发电商可通过策略性投标增加收益.本文利用博弈论研究完全信息条件下发电商投标策略的纳什均衡解.根据实时电价理论利用最优潮流(OPF)计算各发电节点的实时电价．得到不同战略条件下各发电商的收益．进而利用博弈论找出纳什均衡点。通过IEEE-30节点的算例检验了在3种不同负荷水平下3个发电厂商投标策略的纳什均衡．结果表明发电厂商的投标策略会随负荷的变化而改变.     

Formulation of Oligopolistic Competition in AC Power Networks: An NLP Approach

In this paper, oligopolistic competition in a centralized power market is characterized by a multi-leader single-follower game, and formulated as a nonlinear programming (NLP) problem. An ac network is used to represent the transmission system and is modeled using rectangular coordinates. The follower is composed of a set of competitive suppliers, demands, and the system operator, while the leaders are the dominant suppliers. The ac approach allows one to capture the strategic behavior of suppliers regarding not only active but also reactive power. In addition, the impact of voltage and apparent power flow constraints can be analyzed. Different case studies are presented using a three-node system to highlight the features of the formulation. Results on a 14-node system are also presented     

电力市场中的多机组合作效益分配研究

在竞争性电力市场中,属于同一发电厂商的发电机组可以通过一定的合作获得更佳的发电收益。对参与合作的机组在合作中的贡献作定量分析,合理分配所得利润,将对发电厂商的成本核算及远景发展规划有重要的意义。本文从多方合作效益分配的角度出发,通过建立相应的分配模型,对发电厂商内部的合作效益分配问题进行了初步的探讨。由于电网输电阻塞的存在是促成发电机组间进行合作的常见原因,因此本文着重讨论这种情况下的效益分配问题。得出的结论对发电机组间的合作策略和效益分配具有一定的指导意义。