面向分布式能源的多目標(biāo)多主體分布式博弈優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開了面向分布式能源的多目標(biāo)多主體分布式博弈優(yōu)化方法，屬于電力系 統(tǒng)自動(dòng)化的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著越來越多的風(fēng)電、光伏等分布式能源接入電網(wǎng)系統(tǒng)，多能源系統(tǒng)的聯(lián)合優(yōu)化 問題呈現(xiàn)出多目標(biāo)、多約束等復(fù)雜特性，同時(shí)，多種分布式能源利益主體之間存在著相互的 博弈特性，傳統(tǒng)的分布式優(yōu)化方法一般僅考慮其多目標(biāo)特性或者多主體博弈特性，忽略了 分布式能源優(yōu)化中多目標(biāo)、多主體的協(xié)調(diào)問題。由于多種能源均有自身不同的獨(dú)立特征且 各種分布式能源一般分屬不同的利益主體，僅考慮優(yōu)化問題的多目標(biāo)特性的優(yōu)化方案忽略 了個(gè)體特性的全面考慮。此外，由于分布式能源優(yōu)化配置具有多種多樣的目標(biāo)需求，僅考慮 其多主體特性的單一目標(biāo)需求，無法滿足其實(shí)際工程需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述【背景技術(shù)】的不足，提供了面向分布式能源 的多目標(biāo)多主體分布式博弈優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)了多種分布式能源資源的最優(yōu)配置，解決了多 目標(biāo)多主體分布式協(xié)調(diào)優(yōu)化的技術(shù)問題。
[0004] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：
[0005] 面向分布式能源的多目標(biāo)多主體分布式博弈優(yōu)化方法，包括如下步驟：
[0006] A、建立多能源系統(tǒng)的多目標(biāo)整體優(yōu)化模型；
[0007] B、根據(jù)分布式協(xié)調(diào)優(yōu)化理論將所述多目標(biāo)整體優(yōu)化模型分解為以各能源群為主 體的子系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化模型；
[0008] C、求解各子系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化模型得到各能源群在多目標(biāo)需求下的博弈策略集合， 再結(jié)合分布式協(xié)調(diào)理論得到多目標(biāo)整體優(yōu)化模型在各目標(biāo)需求下的方案集；
[0009] D、由多目標(biāo)整體優(yōu)化模型在各目標(biāo)需求下的方案集求解多能源系統(tǒng)整體Pareto 最優(yōu)解集。
[0010] 作為所述面向分布式能源的多目標(biāo)多主體分布式博弈優(yōu)化方法的進(jìn)一步優(yōu)化方 案，步驟A針對(duì)包含風(fēng)電群、光伏群、火電群的多能源系統(tǒng)，以經(jīng)濟(jì)效益最大、環(huán)境污染最 小、線路損失最小為目標(biāo)，考慮負(fù)荷平衡約束、各能源群機(jī)組的出力限制以及爬坡率約束建 立多能源系統(tǒng)的多目標(biāo)整體優(yōu)化模型：
[0011] 多目標(biāo)
[0012] 負(fù)荷平衡約育
[0013] 各能源群機(jī)組的出力限制
[0014] 各能源群機(jī)組的爬坡率約束
[0015] 其中，Pwlt、Ppjt、別為第i個(gè)風(fēng)電機(jī)組、第j個(gè)光伏機(jī)組、第k個(gè)火電機(jī)組在 t時(shí)刻的出力，Pwlit+1、Ppjit+1、PAit+Av別為第i個(gè)風(fēng)電機(jī)組、第j個(gè)光伏機(jī)組、第k個(gè)火電機(jī) 組在t+Ι時(shí)刻的出力，Qwt、Qpt、Qd分別表不風(fēng)電、光伏、火電的電價(jià)價(jià)格，I、J、K分別為風(fēng)電 群、光伏群、火電群的機(jī)組數(shù)量，"為t時(shí)刻負(fù)荷總需求量，Plc]SSitSt時(shí)刻線損，Vh、L分別 為任意節(jié)點(diǎn)h、節(jié)點(diǎn)〇的電壓，Θh、Θ。分別為任意節(jié)點(diǎn)h、節(jié)點(diǎn)〇的相角，gh。為節(jié)點(diǎn)h、節(jié)點(diǎn) 〇之間的互電導(dǎo)，Η為節(jié)點(diǎn)數(shù)目，PW1 _、Pp] _、ΡΑ _分別為第i個(gè)風(fēng)電機(jī)組、第j個(gè)光伏機(jī) 組、第k個(gè)火電機(jī)組的最小出力限制，PW1 _、Ρρ] _、ΡΑ _分別為第i個(gè)風(fēng)電機(jī)組、第j個(gè)光 伏機(jī)組、第k個(gè)火電機(jī)組的最大出力限制，ZW1 _、Zp] _、_分別為第i個(gè)風(fēng)電機(jī)組、第j 個(gè)光伏機(jī)組、第k個(gè)火電機(jī)組的爬坡率下限，Zwl_、Zp] _、ΖΑ _分別為第i個(gè)風(fēng)電機(jī)組、第 j個(gè)光伏機(jī)組和第k個(gè)火電機(jī)組的爬坡率上限，T為時(shí)間尺度，ak、bk、ck為第k個(gè)火電機(jī)組 的環(huán)境污染參數(shù)。
[0016] 進(jìn)一步的，所述面向分布式能源的多目標(biāo)多主體分布式博弈優(yōu)化方法中，步驟B 所述各能源群為主體的子系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化模型包括：風(fēng)電群子系統(tǒng)模型、光伏群子系統(tǒng)模 型、火電群子系統(tǒng)模型，
[0017] 風(fēng)電群子系統(tǒng)模型：
\ lar-i yvi. ；t-rx vl·// κΜ? ?ηαΛ
[0018] 光伏群子系統(tǒng)模型
[0019] 火電群子系統(tǒng)模型
[0020] 其中，F(xiàn)W、FP、F。分別為風(fēng)電群、光伏群、火電群子系統(tǒng)的多目標(biāo)函數(shù)。
[0021] 再進(jìn)一步的，所述面向分布式能源的多目標(biāo)多主體分布式博弈優(yōu)化方法中，步驟C 結(jié)合分布式協(xié)調(diào)理論得到多目標(biāo)整體優(yōu)化模型在各目標(biāo)需求下的方案集包括：
[0022] 經(jīng)濟(jì)效益最大化方案集
[0023] 環(huán)境污染最小化方案集：
[0024] 線路損失最小化方案集 ?V U-ΛΙ
U.n，i
[0025] 其中，分別為第i個(gè)風(fēng)電機(jī)組、第j個(gè)光伏機(jī)組、第k個(gè)火電機(jī)組t 時(shí)刻出力的第η次迭代值，^卩"、\ 分別為第i個(gè)風(fēng)電機(jī)組、第j個(gè)光伏機(jī)組、第 k個(gè)火電機(jī)組t時(shí)刻出力的第n+1次迭代值，%、私為迭代參 ;.-1 .4-1 數(shù)，Awit、λρΗ、為拉格朗日算子，n為正整數(shù)。
[0026] 更進(jìn)一步的，所述面向分布式能源的多目標(biāo)多主體分布式博弈優(yōu)化方法中，步驟D 由多目標(biāo)整體優(yōu)化模型在各目標(biāo)需求下的方案集求解多能源系統(tǒng)整體Pareto最優(yōu)解集的 方法為：對(duì)步驟C得到的多目標(biāo)整體優(yōu)化模型在各目標(biāo)需求下的方案集進(jìn)行有限次迭代并 選取位于迭代結(jié)果前列的有限個(gè)解組成多能源系統(tǒng)整體Pareto最優(yōu)解集。
[0027] 作為所述面向分布式能源的多目標(biāo)多主體分布式博弈優(yōu)化方法的更進(jìn)一步優(yōu)化 方案，步驟C中求解各子系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化模型得到各能源群在多目標(biāo)需求下博弈策略集合 的方法具體為：
[0028] C1、各能源群預(yù)測(cè)其它能源群在未來時(shí)刻的發(fā)電信息并估計(jì)其它能源群的個(gè)體策 略；
[0029] C2、以各能源群自身歷史發(fā)電信息為參與者并以其它能源群的個(gè)體策略為競(jìng)爭(zhēng) 者，依據(jù)各子系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行博弈得到各能源群在多目標(biāo)需求下的博弈策略集 合。
[0030] 進(jìn)一步的，所述面向分布式能源的多目標(biāo)多主體分布式博弈優(yōu)化方法的更進(jìn)一步 優(yōu)化方案，在步驟C2后采用智能優(yōu)化算法求得各主體最優(yōu)博弈策略集合，再結(jié)合分布式協(xié) 調(diào)理論得到多目標(biāo)整體優(yōu)化模型在各目標(biāo)需求下的方案集。
[0031] 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：提出的面向分布式能源的多目標(biāo) 多主體分布式博弈優(yōu)化方法，既考慮了多目標(biāo)特性又顧及了分布式能源分屬不同利益主體 的這一個(gè)體特性，為協(xié)調(diào)分布式能源優(yōu)化中多目標(biāo)、多主體問題提供了一種可行方案，首先 基于分布式協(xié)調(diào)優(yōu)化理論將多主體分布式能源系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化模型分解為若干個(gè)子系統(tǒng) 多目標(biāo)優(yōu)化模型，再將復(fù)雜系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為若干個(gè)簡(jiǎn)單的子系統(tǒng)，并采用先進(jìn)的智能優(yōu)化方法 對(duì)各子系統(tǒng)優(yōu)化模型進(jìn)行求解進(jìn)而推求出各子系統(tǒng)的最優(yōu)解集，最終形成多種分布式能源 整體系統(tǒng)的最佳Pareto方案集，為多能源資源的聯(lián)合優(yōu)化配置提供可靠的決策支持，實(shí)現(xiàn) 了多種分布式能源資源的最優(yōu)配置。
[0032] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0033] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。
[0034] 圖1為本發(fā)明面向分布式能源多目標(biāo)多主體分布式博弈優(yōu)化的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性 的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0036] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語（包括技術(shù)術(shù) 語和科學(xué)術(shù)語）具有本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng) 該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的 意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0037] 為便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面以如圖1所示的包含風(fēng)電群、光伏群、火電群 的多能源整體系統(tǒng)為例闡述本發(fā)明的多目標(biāo)多主體分布式博弈優(yōu)化方法。該實(shí)施例不構(gòu)成 對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。
[0038] ( -）結(jié)合多種分布式能源的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和高效性等目標(biāo)需求，綜合考慮風(fēng)電 群、光伏群和火電群機(jī)組的出力限制、爬坡率限制等約束條件，建立以各種不同分布式能源 為利益主體的多目標(biāo)多主體聯(lián)合優(yōu)化模型
[0039] (1)目標(biāo)：
[0040] 經(jīng)濟(jì)效益
（H
[0041]
[0042]
[0043] 其中，Pwlt、Ppjt、別為第i個(gè)風(fēng)電機(jī)組、第j個(gè)光伏機(jī)組、第k個(gè)火電機(jī)組在 t時(shí)刻的出力，pwlit+1、Ppjit+1、PAit+Av別為第i個(gè)風(fēng)電機(jī)組、第j個(gè)光伏機(jī)組、第k個(gè)火電機(jī) 組在t+Ι時(shí)刻的出力，Qwt、Qpt、Qd分別表不風(fēng)電、光伏、火電的電價(jià)價(jià)格，I、J、K分別為風(fēng)電 群、光伏群、火電群的機(jī)組數(shù)量，Vh、L分別為任意節(jié)點(diǎn)h、節(jié)點(diǎn)〇的電壓，Θh、Θ^分別為任 意節(jié)點(diǎn)h、節(jié)點(diǎn)〇的相角，gh。為節(jié)點(diǎn)h、節(jié)點(diǎn)〇之間的互電導(dǎo)，Η為節(jié)點(diǎn)數(shù)目，T為時(shí)間尺度， ak、bk、ck為第k個(gè)火電機(jī)組的環(huán)境污染參數(shù)。
[0044] (2)約束條件：
[0045] 負(fù)荷平衡約束
（4)，
[0046] 風(fēng)電出力約束：Pwi 丨-< Pwit< Pwimax，?= 1，2, · · ·，I (5)，
[0047] 光伏出力約束：Pp]_彡 Pp]t彡 Pp] mx，j= 1，2, · · ·，J (6)，
[0048] 火電出力約束：Pckmin< Pckt< Pckmax，k= 1，2, · · ·，K (7)，
[0049] 風(fēng)電爬坡率約束：ZW1 咖彡 P