本發(fā)明涉及虛擬電廠的資源優(yōu)化調(diào)度，特別地，涉及一種基于主從合作博弈的虛擬電廠資源優(yōu)化調(diào)度方法及系統(tǒng)、電子設備、計算機可讀取的存儲介質(zhì)。

背景技術：

1、隨著大量分布式電源、儲能及可控負荷等分布式能源的快速發(fā)展，新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建迎來了巨大的挑戰(zhàn)，分布式能源具有小容量、資源種類多樣、數(shù)量規(guī)模龐大、地域分散等特征，且具有一定的調(diào)節(jié)能力，合理有效地調(diào)度分布式能源為電網(wǎng)提供電力輔助服務具有十分重大的意義。為了實現(xiàn)各類分布式資源的協(xié)調(diào)控制與能量管理，虛擬電廠(virtual?power?plant，vpp)作為一種全新的形式實現(xiàn)對大量分布式能源的聚合控制，通過先進的通信技術和控制策略，聚合光伏、風電、儲能、電動汽車、用戶負荷等分布式資源，一同參與電力市場輔助服務或參與負荷需求響應，實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻。vpp在參與電力市場輔助服務時，一般通過經(jīng)濟調(diào)度為導向?qū)酆县摵蛇M行精細化的控制和調(diào)度，根據(jù)電價預測、負荷預測、電源出力預測以及vpp中各分布式能源的基本信息和約束，統(tǒng)籌分析日前電能量市場和vpp中分布式電源的信息進行優(yōu)化調(diào)度決策，制定vpp經(jīng)濟調(diào)度方案，對外與日前電能量市場進行互動，對內(nèi)協(xié)調(diào)調(diào)度各分布式電源。

2、但是，現(xiàn)有調(diào)度方法主要集中在vpp作為市場電價的影響者，如何通過合理的經(jīng)濟調(diào)度實現(xiàn)自身運營利益的最大化，而忽視了自身作為聚合能源業(yè)主的電價制定者，怎樣使聚合的能源運營商實現(xiàn)內(nèi)部的最優(yōu)調(diào)度，以使得內(nèi)部能源運營商獲得更大的經(jīng)濟效益。因此，亟需提供多樣化的虛擬電廠與聚合能源內(nèi)部的調(diào)度策略，從而實現(xiàn)虛擬電廠運營商和能源運營商整體雙贏的局面。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于主從合作博弈的虛擬電廠資源優(yōu)化調(diào)度方法及系統(tǒng)、電子設備、計算機可讀取的存儲介質(zhì)，可以平衡虛擬電廠運營商及內(nèi)部資源商的利益分配，提升虛擬電廠的經(jīng)濟效益，同時通過考慮內(nèi)部資源的能量交互，既產(chǎn)生了經(jīng)濟效益，也避免了能源浪費，對新型電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)調(diào)整及多元化電力市場的構(gòu)建具有顯著的積極作用。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種基于主從合作博弈的虛擬電廠資源優(yōu)化調(diào)度方法，其中，儲能運營商包括氫儲能運營商和電化學儲能運營商，包括以下內(nèi)容：

3、分別構(gòu)建虛擬電廠運營商、儲能運營商、氫儲能運營商和電化學儲能運營商的收益目標函數(shù)；

4、采用主從博弈策略基于虛擬電廠運營商和儲能運營商的收益目標函數(shù)，構(gòu)建虛擬電廠運營商和儲能運營商之間的主從博弈模型；

5、采用合作博弈策略基于氫儲能運營商和電化學儲能運營商的收益目標函數(shù)，構(gòu)建氫儲能運營商和電化學儲能運營商之間的合作博弈模型；

6、以虛擬電廠運營商和儲能運營商的收益同時最大化為優(yōu)化目標，對主從博弈模型進行求解，得到虛擬電廠運營商的最優(yōu)購售電價策略和儲能運營商的最優(yōu)購售電量策略；

7、以儲能運營商的最優(yōu)購售電量策略作為約束條件、以最優(yōu)購售電價策略為已知條件、以氫儲能運營商和電化學儲能運營商的收益同時最大化為優(yōu)化目標，對合作博弈模型進行求解，分別得到氫儲能運營商和電化學儲能運營商的最優(yōu)充放電曲線；

8、基于氫儲能運營商和電化學儲能運營商的最優(yōu)充放電曲線分別控制各自的充放電狀態(tài)。

9、進一步地，虛擬電廠運營商的收益目標函數(shù)為：

10、

11、儲能運營商的收益目標函數(shù)為：

12、

13、其中，fvpp代表虛擬電廠運營商的總收益，feso表示儲能運營商的總收益，表示t時刻日前電力市場的出清電價，表示t時刻虛擬電廠運營商向儲能運營商售電的售電電價，表示t時刻虛擬電廠運營商向儲能運營商購電的購電電價，表示t時刻虛擬電廠運營商向日前電力市場售電的售電電量，表示t時刻虛擬電廠運營商向儲能運營商售電的售電電量，表示t時刻虛擬電廠運營商向儲能運營商購電的購電電量。

14、進一步地，氫儲能運營商的收益目標函數(shù)為：

15、

16、電化學儲能運營商的收益目標函數(shù)為：

17、

18、其中，chs表示氫儲能運營商的收益，t表示時間周期，pmcfc,sell(t)表示t時刻燃料電池向虛擬電廠售電的電功率，ηhs表示儲氫罐的儲氫效率，shs(t)表示t時刻儲氫罐存儲的容量，表示氫儲能運營商在t時刻向虛擬電廠運營商購電中用于電解槽的輸入功率，表示合作博弈策略下分配給氫儲能運營商的額外收益，pelmin和pelmax分別表示電解槽輸入電功率的下限和上限，表示t時刻接收電化學儲能運營商多余電量中用于電解槽的輸入功率，和分別表示儲氫罐儲氫功率的下限和上限，phs(t)表示t時刻儲氫罐的儲氫功率，和分別表示儲氫罐有效利用率的最小值和最大值，shs(t)表示t時刻儲氫罐存儲的容量，qhs表示儲氫罐的建設容量，和分別表示燃料電池輸入氫功率的下限和上限，表示t時刻燃料電池的輸入氫功率，pmcfc,sellmin和pmcfc,sellmax分別表示燃料電池用于向虛擬電廠售電的電功率的下限和上限，pmcfc,sell(t)表示r時刻燃料電池用于向虛擬電廠售電的電功率，cstorage表示電化學儲能運營商的收益，表示t時刻電化學儲能設備向虛擬電廠運營商售電的放電功率，es,t表示t時刻電化學儲能設備存儲的能量，表示t時刻電化學儲能設備向虛擬電廠運營商購電的購電功率，表示合作博弈策略下分配給電化學儲能運營商的額外收益，pchar(t)表示電化學儲能設備的充電功率，pdischar(t)表示電化學儲能設備的放電功率，schar和sdischar分別表示電化學儲能設備處于充電狀態(tài)和放電狀態(tài)的布爾變量，和分別表示電化學儲能設備的最大充電功率和最大放電功率，socmin和socmax分別表示電化學儲能設備荷電狀態(tài)的下限和上限，soc(t)表示t時刻電化學儲能設備的荷電狀態(tài)，es,min和es,max分別表示電化學儲能設備容量的下限和上限。

19、進一步地，在主從博弈策略中，虛擬電廠運營商作為領導者、儲能運營商作為跟隨者，其中，所述主從博弈模型為：

20、

21、其中，ω1表示主從博弈模型，vpp表示虛擬電廠運營商，eso表示儲能運營商。

22、進一步地，在合作博弈策略中，氫儲能運營商和電化學儲能運營商兩者通過能量交互共享建立合作聯(lián)盟，聯(lián)盟整體通過儲能運營商對外進行電量交易，電化學儲能運營商將閑置電量或多余電量分配給氫儲能運營商，氫儲能運營商通過制氫和制熱獲得額外收益，其中，所述合作博弈模型為：

23、

24、其中，ω2表示合作博弈模型，hs表示氫儲能運營商，cell表示電化學儲能運營商。

25、進一步地，以儲能運營商的最優(yōu)購售電量策略作為約束條件表示為：

26、

27、其中，和分別表示虛擬電廠運營商向儲能運營商的最優(yōu)購電電量和最優(yōu)售電電量，表示t時刻燃料電池向虛擬電廠售電的最優(yōu)電功率，表示t時刻電化學儲能設備向虛擬電廠運營商售電的最優(yōu)放電功率，表示氫儲能運營商在t時刻向虛擬電廠運營商購電中用于電解槽的最優(yōu)輸入功率，表示t時刻電化學儲能設備向虛擬電廠運營商購電的最優(yōu)購電功率。

28、進一步地，通過歷史數(shù)據(jù)求得電化學儲能運營商輸送至氫儲能運營商的多余電量，多余電量通過氫鍋爐模型轉(zhuǎn)化為熱能后出售給熱負荷，獲得額外收益，再采用基于shaplay值的分配策略將額外收益分配給氫儲能運營商和電化學儲能運營商。

29、另外，本發(fā)明還提供一種基于主從合作博弈的虛擬電廠資源優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)，包括：

30、收益目標函數(shù)構(gòu)建模塊，用于分別構(gòu)建虛擬電廠運營商、儲能運營商、氫儲能運營商和電化學儲能運營商的收益目標函數(shù)；

31、主從博弈模型構(gòu)建模塊，用于采用主從博弈策略基于虛擬電廠運營商和儲能運營商的收益目標函數(shù)，構(gòu)建虛擬電廠運營商和儲能運營商之間的主從博弈模型；

32、合作博弈模型構(gòu)建模塊，用于采用合作博弈策略基于氫儲能運營商和電化學儲能運營商的收益目標函數(shù)，構(gòu)建氫儲能運營商和電化學儲能運營商之間的合作博弈模型；

33、主從博弈模型求解模塊，用于以虛擬電廠運營商和儲能運營商的收益同時最大化為優(yōu)化目標，對主從博弈模型進行求解，得到虛擬電廠運營商的最優(yōu)購售電價策略和儲能運營商的最優(yōu)購售電量策略；

34、合作博弈模型求解模塊，用于以儲能運營商的最優(yōu)購售電量策略作為約束條件、以最優(yōu)購售電價策略為已知條件、以氫儲能運營商和電化學儲能運營商的收益同時最大化為優(yōu)化目標，對合作博弈模型進行求解，分別得到氫儲能運營商和電化學儲能運營商的最優(yōu)充放電曲線；

35、內(nèi)部資源優(yōu)化調(diào)度模塊，用于基于氫儲能運營商和電化學儲能運營商的最優(yōu)充放電曲線分別控制各自的充放電狀態(tài)。

36、另外，本發(fā)明還提供一種電子設備，包括處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有計算機程序，所述處理器通過調(diào)用所述存儲器中存儲的所述計算機程序，用于執(zhí)行如上所述的方法的步驟。

37、另外，本發(fā)明還提供一種計算機可讀取的存儲介質(zhì)，用于存儲基于主從合作博弈進行虛擬電廠資源優(yōu)化調(diào)度的計算機程序，所述計算機程序在計算機上運行時執(zhí)行如上所述的方法的步驟。

38、本發(fā)明具有以下有益效果：

39、本發(fā)明的基于主從合作博弈的虛擬電廠資源優(yōu)化調(diào)度方法，外部以虛擬電廠運營商的內(nèi)部購售電價和儲能運營商的需求響應為決策變量，構(gòu)建以虛擬電廠運營商和儲能運營商收益同時最大化為目標函數(shù)的單領導者-單跟隨者的主從博弈模型，內(nèi)部則通過建立氫儲能運營商和電化學儲能運營商的合作聯(lián)盟，通過合作博弈的方式，以達成合作雙方自身最大利益為目標，實現(xiàn)內(nèi)部資源的優(yōu)化調(diào)度，從而能夠平衡虛擬電廠運營商及內(nèi)部資源商的利益分配，提升虛擬電廠的經(jīng)濟效益，同時通過考慮內(nèi)部資源的能量交互，既產(chǎn)生了經(jīng)濟效益，也避免了能源浪費，對新型電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)調(diào)整及多元化電力市場的構(gòu)建具有顯著的積極作用。

40、另外，本發(fā)明的基于主從合作博弈的虛擬電廠資源優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)同樣具有上述優(yōu)點。

41、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。