基于主从博弈的综合能源系统电氢碳运行优化

为响应“碳达峰、碳中和”号召,合理分配综合能源系统中各主体的利益,提出基于主从博弈的综合能源系统氢储能和碳捕集协同优化策略。首先,建立主从博弈模型,其中园区运营商为主从博弈的上层领导者,能源供应商、储能运营商和负荷聚合商为主从博弈的跟随者。其次,将包含氢储能和碳捕集的园区综合能源系统交易决策模型嵌入主从博弈框架下,利用改进的差分进化算法结合二次规划的分布式均衡方法求解。最后,算例验证了所提优化策略对降低碳排放、充分消纳风光资源、提高储能收益的有效性。     

基于双向主从博弈的储能电站与综合能源系统经济运行策略

综合能源系统与储能电站在提高能源利用率方面具有显著优势,但如何建立综合能源系统与储能电站的协调优化策略是一个亟须解决的问题。为此,该文提出一种基于双向主从博弈的储能电站与综合能源系统经济运行策略。首先,在考虑储能电站作为用能主体和供能主体两重性的基础上分析了各主体间的博弈关系;其次,分别对综合能源系统、储能电站和主动配电网建立优化模型;然后,以主动配电网为领导者,储能电站为二级领导者,综合能源系统为跟随者,构建双向主从博弈模型,并从理论上证明该博弈存在唯一的均衡解;最后,通过算例仿真验证了所提策略能够有效地权衡综合能源系统、储能电站和主动配电网三者之间的利益关系,实现各主体间的利益均衡,提升系统整体的经济效益。     

基于主从博弈的工业园区综合能源系统互动优化运行方法

提出一种将经济运行和辅助服务(削峰响应)有机结合的Stackelberg主从博弈模型,来实现对含多参与主体的工业园区综合能源系统的互动优化。首先,针对工业园区综合能源系统建立了用户负荷模型、用户效益模型、运营商收益和成本模型。其次,建立了互动优化运行的Stackelberg主从博弈模型,模型中作为跟从者的用户通过调整可平移负荷、可削减负荷以及变化的热负荷来响应运营商发起的削峰需求,而作为主导者的运营商对于用户响应做出反馈,调整削峰补偿价格,二者均以自身利益最大化作为目标,直至达到博弈均衡。证明了均衡解的存在性并设计双层分布式求解算法求解模型。最后,以中国南方某实际工业园区作为算例进行分析,论证了所述方法的有效性。     

基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置

为了充分发挥价格杠杆在微电网储能配置中的作用,提升多微电网储能充放电的协调性,提出一种基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置方法。配电网作为博弈主体,考虑价格杠杆对微电网储能充放电行为的影响,以配电网运行成本最低为目标对电价进行调整,下发给博弈从体。多微电网为博弈从体,考虑运行策略对容量规划的影响,以各微电网年化总成本最低为目标,建立微电网储能容量双层优化配置模型,确定对应电价下微电网的最优储能容量及运行策略。IEEE33节点系统算例分析表明,通过价格杠杆对微电网的储能容量进行优化配置后,既提高了微电网自身的收益,又减小了配电网的运行成本。     

基于主从博弈理论的共享储能与综合能源微网优化运行研究

综合能源微网与共享储能在提高系统能源利用率方面具有显著效益,逐渐成为目前研究热点,如何建立一套共享储能背景下综合能源微网优化运行模型是当下亟待解决的问题。文章首先介绍系统运行框架,分析系统内各利益体的功能。然后,分别针对微网运营商、共享储能服务商以及用户聚合商建立优化运行模型。分析微网运营商与用户聚合商间的博弈关系,提出共享储能背景下微网运营商与用户聚合商间的Stackelberg博弈模型,并证明Stackelberg均衡解的存在性与唯一性。最后,在MATLAB平台上进行算例仿真,通过Yalmip工具与CPLEX求解器进行建模与求解,利用启发式算法与求解器结合的方法优化微网运营商与用户聚合商的策略。结果表明,所提模型不仅能有效权衡微网运营商与用户聚合商的利益,也能够实现用户聚合商与共享储能运营商的收益双赢,采用的求解算法能够保护微网运营商与用户聚合商间的数据隐私。     

考虑多能互补的区域综合能源系统多种储能优化配置

在区域综合能源系统中配置多种储能装置可提高系统的经济效益,是区域综合能源系统规划的重要研究方向。基于区域综合能源系统的基础架构和模型,研究了蓄冷、储热、储电和混合储能在冷热电联供(CCHP)机组和电制冷等设备多能互补协同运行情况下的盈利策略,讨论了系统配置不同储能的经济性和可行性,建立了全寿命周期的冷热电储能调度规划双层优化模型,并利用确定性迭代算法进行求解。针对某实际区域综合能源系统的多个供能季不同日负荷曲线,应用双层优化模型求解运行调度方案和储能配置容量。算例结果表明:配置蓄冷和储热在多能互补协同运行系统中有较大的盈利空间,而配置储电的利润空间较小,且考虑多能互补的混合储能方法可以进一步挖掘系统的盈利能力。     

考虑电热气耦合特性的低碳园区综合能源系统氢储能优化配置

氢储能具有零碳排放、电热气联供等诸多优点,有望成为实现碳中和目标的重要支撑技术.针对工业园区综合能源系统的电热气负荷需求特点以及低碳化发展的总体需要,提出了一种以氢储能作为多种能量形式转换枢纽的低碳园区综合能源系统架构,在分析氢储能单元电热气多能特性的基础上,建立了氢储能多能联储联供模型;进一步地,以投资运行成本以及碳...     

考虑多元储能差异性的区域综合能源系统储能协同优化配置

储能作为综合能源系统融合的纽带,如何配置电/热/冷多能存储是综合能源系统规划中的重要研究内容.该文提出考虑电/热/冷多元储能差异化建模的区域综合能源系统储能协同配置方法.多元储能协同配置的基础是耦合能量流和储能特性描述,在耦合能流上明确含电/热/冷三种能量形式的综合能源系统结构,并建立电-热网络模型;在储能特性描述上基于储能统一模型建立电储能有功-无功特性模型和热/冷储能精细化模型,并定义多元储能综合效率用于控制不同类型储能效率对能源综合利用效率和经济性的影响.建立多元储能协同配置模型,该模型用于得到多元储能额定容量、功率、位置等规划方案,以经济性、环保性为目标,有机融合了典型日优化运行;采用遗传算法和Gurobi求解器相结合的混合策略求解.算例表明多元储能协同配置、协调运行具有优越性;考虑多元储能之间的统一性和差异性有助于得到更加全面的储能配置方案.     

用户侧综合能源系统中能源储能优化配置模型研究

综合能源系统(integrated energy system, IES)是解决现今能源领域问题的有效方案,气、电、热、冷等多种形式的储能作为IES的重要组成部分,在其中扮演着重要角色。提出一种广泛适用多种IES架构的综合储能优化配置模型,并对模型的通用性进行分析。首先,建立用户侧IES的通用模型,可涵盖IES的各种具体架构;其次,在用户侧IES通用模型的基础上建立综合储能优化配置模型,使配置模型可适用于多种IES架构。模型以系统寿命周期内的等年值总成本最小为目标,决策各种储能的配置容量和功率;最后,以某商业建筑IES为研究对象进行算例分析,并对优化配置模型在其他场景中的通用性进行分析,结果表明:所提模型可以应用于多种架构的IES,解决不同场景中综合储能的优化配置问题,在使用上具有通用性。     

基于主从博弈的多主体投资多微网系统优化配置

随着越来越多微电网协同运行,微网与微网间、微网与配网间电能交互过程愈发复杂,同时也影响着微网运营商及配网运营商的投资利益。为了探索两者间联合投资的最佳规划策略,提出一种基于主从博弈的多主体投资多微网系统优化配置方法。首先,在多微网系统模型基础上,构建考虑多微电网运营商运行成本、经济收益,以及配电网运营商投资微电网成本、延缓配电网升级及售购电收益的函数模型。然后,分别以多微网系统支付函数最小和配网收益最大为目标建立主从博弈模型,并提出自适应遗传算法与粒子群算法相结合的算法,求解多微网系统分布式电源最优配置。最后,通过4组方案进行对比实验,证明了所提规划方法能更好地平衡多微网运营商和配网运营商间的收益。     

零碳园区电氢混合储能系统多目标优化配置

随着氢气生产和储存技术的快速发展,开发氢气储能系统(hydrogen energy storage systems, HESSs)将给能源和电力系统结构带来根本性变化。HESSs和电池储能系统(battery energy storage systems, BESSs)相结合进行协调优化可以解决多种能源供需之间的不平衡,并提高能源效率。为确保BESSs和HESSs规划的有效性,以最小全生命周期成本(life cycle cost, LCC)、系统网损、联络线交换功率偏差、负荷波动以及电压波动为目标,采用带精英策略的非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-II, NSGA2)求解储能系统(energy storage systems, ESSs)选址定容规划方案的Pareto非支配解集。并利用基于熵权法(entropy weight method, EWM)的灰靶决策在Pareto非支配解集中选取最佳折中解。另外,通过模糊核C-均值(fuzzy kernel C-means, FKCM)聚类算法获取源荷典型运行场景集,并基于扩展的IEEE-33节点系统进行仿真分析。仿真结果表明:NSGA2算法不仅实现了电-氢混合储能系统LCC最小,且其电压质量、功率稳定性、网损与负荷波动也显著优于对比算法。     

考虑低碳需求响应及主从博弈的综合能源系统低碳优化调度

随着能源绿色转型要求的不断提高,为实现综合能源系统低碳经济调度,除考虑源侧减碳策略外,需求侧减碳潜力也值得挖掘。兼顾源荷,提出一种考虑低碳需求响应及供需主从博弈的综合能源系统优化调度模型。首先,在供能侧考虑碳交易机制,采用碳排放流模型将供能侧的碳排放折算到用户侧;然后,从用户侧角度考虑碳排放问题,提出激励型低碳需求响应模型,以引导供能侧的低碳调度;其次,采用主从博弈模型形成供能侧与用户侧间的互动,得到合理、有效的激励方案,进一步挖掘用户侧减碳潜力;最后,通过算例仿真结果验证所提方法的有效性,在保证经济性的同时减少了系统碳排放量。     

基于电池特性的风电场综合储能优化配置

为应对高风电渗透率,对其所在区域的电网稳定性提出了更高要求。储能作为应对高风电渗透率的关键因素,其配置与系统最终稳定性密切相关。为解决单纯依靠增加单一储能配置来提升电网稳定性将会造成投资成本高等问题,兼顾储能的可靠性与经济性,基于不同类型电池特性提出了一套储能配置方案：将锂电池功率调节性强与液流电池容量储存度大的优势相结合,依据通过实际需求所设立的技术指标,结合储能平均使用成本最小化的目标函数,利用免疫算法进行求解,得到所提储能功率与容量的综合配置方案。最后利用山东某风场数据进行实例分析,评估所提方案下的储能配置对于风场出力的改善情况,验证此方案的经济性与可靠性。     

基于主从博弈的共享储能分时电价策略

为提高共享储能收益,同时兼顾用户用电成本,建立了以储能电站为主导者、社区用户为跟随者的主从博弈模型。储能电站依据历史用户用电情况制定充放电策略,决定分时电价;用户根据主导者提供的分时电价,在充分满足不可转移负荷用能需求前提下,给出用电功率,选择合适的能源服务商。使用KKT最优性条件和线性规划对此博弈模型进行线性化处理,并利用商业求解器对其求解,通过算例分析,对所提方法的合理性进行验证。结果表明:基于主从博弈的共享储能电费定价策略,可使共享储能得到较高的收益,且使用户的支出也得到一定程度的降低。     

基于Stackelberg博弈模型的综合能源系统均衡交互策略

提出了一个基于多主多从Stackelberg博弈的能源交易模型,通过分析综合能源系统中多个分布式能源站和用户之间的多种能源的交互方式,求解它们之间的均衡交互策略。在博弈模型中,分布式能源站作为领导者负责购入天然气来生产用户所需的电能和热能,通过竞争决定能源价格,并且根据用户需求优化生产方式,从而最大化各自的收益。能源用户作为跟随者,以最大化消费者剩余为目标,根据能源价格决定电需求和热需求。通过分析博弈的性质,证明了该博弈模型存在唯一的均衡解,并推导出了该均衡解的闭式表达式。同时,提出了一个分布式算法,仅使用有限的信息求解出能源交易双方的均衡解。经算例验证,所提的博弈方法和分布式算法可有效地求解出分布式能源站和用户的均衡交互策略。     

考虑机会约束的多站融合储能配置与优化运行策略

随着能源行业的发展,多站融合逐渐成为能源互联的重要支撑,光伏电站出力的随机性和波动性对多站融合的可靠性带来了不利影响。针对此,综合考虑分时电价和光伏出力不确定性的影响,建立储能电站的循环充放电寿命模型,通过机会约束规划确定储能电站最佳配置策略;分析考虑光伏电站出力不确定性对储能容量配置的影响,确定储能电站的运行优化策略。最后,通过算例验证考虑机会约束的储能电站容量优化配置和最佳运行策略的有效性和经济性。     

基于平滑控制策略的混合储能优化配置方法

针对分布式电源的随机性引起的联络线波动,在微电网中加入混合储能装置可以有效平抑该波动,提高电能质量。采用蓄电池与超级电容器组合的混合储能装置,以二阶低通滤波方式确定混合储能装置输出功率,提出一种考虑超级电容器剩余容量的超前控制策略对该功率进行修正,在不影响蓄电池寿命的基础上增加了超级电容器的寿命,建立了混合储能容量配置考虑年最小成本的经济评价模型。仿真实例验证了该方法的有效性。     

基于合作博弈的多区域综合能源系统优化调度

为了提高能源利用效率,近年来综合能源系统（IES）受到越来越多的关注。在多区域IES互联体系下,从概率论角度提出了综合能源互联系统利益分配机制。首先构建了多区域IES在合作博弈下的联盟总日运行费用模型,模型中计及了不同区域IES间可通过微电网和微热网实现电能和热能的交互;其次,从概率论角度分析了联盟形成的条件概率并构建了个体IES边际贡献模型,进而提出了IES合作博弈分配机制;最后,基于案例分析对所提机制的有效性进行验证。仿真结果表明,所提利益分配机制可保证能源互联系统中各IES均能够获益,保证了联盟利益分配的合理性和公正性。