一种互动电网环境下的电力资源分配方法及系统与流程

本发明属于互动电网环境下的电力资源分配，具体涉及一种互动电网环境下的电力资源分配方法及系统。

背景技术：

1、随着移动互联网和智能终端的快速发展，越来越多的新型技术被运用到传统的电力网络中，智能电网也被称为电网2.0，其主要特征包括自愈、激励和保护用户、抵御攻击、提供满足用户需求的电能、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。智能电网偏向于电力物联网，不一定实现消费者和电网经营者的互联。倘若维持互联，也不一定就是主动互联，例如，有些远程抄表业务客户更多的就是被动接受。所以，准确地说，智能电网实际上就是智能电力网络。在此基础上，有人提出了互动电网的概念。互动电网的概念涵盖了智能电网。比起智能电网更偏向于工业物联网，互动电网将再造电网的信息回路，构建用户新型的反馈方式。

2、互动电网将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现电力数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电讯、电视、智能家电控制和电池集成充电等的多用途开发，实现用户富裕电能的回售。一些工厂或公司拥有自己的发电机，存在富裕电力时希望将多余的电力进行出售从而获得盈利，而在用电高峰期时某些工厂存在电力不足的情况，会影响收益。这时双方之间进行电力交易可以达到双赢的状态。但在电能回售的过程中，设计合理的交易规则和价格机制显得尤为重要。买方之间、卖方之间以及买卖双方之间都存在竞争，都希望可以实现利益最大化。为此，从经济学的角度设计激励机制以鼓励拥有富裕电力的用户为电力紧缺用户提供电力资源是符合实际需求的。同时，由于求解资源分配问题已被证明是np-hard(non-deterministic polynomial-time hard)问题，当问题规模较大时，无法在多项式时间复杂度下得到最优解。为此，需设计接近最优的近似算法，在多项式时间内完成资源分配。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种互动电网环境下的电力资源分配方法及系统，用于解决互动电网环境下富裕电力资源回售，从而进行电力资源再分配的技术问题。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种互动电网环境下的电力资源分配方法，获取交易双方的投标标的集合，根据卖方投标标的中的最大可服务距离以及交易双方的位置坐标确定供需匹配关系；使用基于线性规划的填充方法根据各用户的投标标的以及供需匹配关系对参与竞价的交易双方进行确定，得到资源分配结果集合；根据交易双方投标标的和资源分配结果集合，通过关键值定价策略和vcg竞价机制完成电力资源分配。

4、具体的，交易双方的投标标的集合包括：

5、买方用户确定的投标标的构成集合b＝{b1,b2,…,bi}，i＝1,2,3,…,m；买方用户i提交的投标标的bi＝{di,bi,(χi,δi)}，di表示买方用户i在用电高峰时期想要购买的电力资源量，bi表示买方用户i对其获得所需电力资源后所能带来价值的估价，(χi,δi)表示买方用户i的地理位置坐标，χi表示买方用户i所处地理位置的经度，δi表示买方用户i所处地理位置的纬度；

6、卖方用户确定的投标标的构成集合a＝{a1,a2…,aj}，j＝1,2,3,…,n；卖方用户j提交的投标标的sj表示卖方用户j在此次拍卖中想要出售的富裕电力资源量，aj表示卖方用户j对其想要出售的每单位富裕电力资源的要价，表示卖方用户j的地理位置坐标，γj表示卖方用户j所处地理位置的经度，表示卖方用户j所处地理位置的纬度，λj表示卖方用户j的最大可服务距离。

7、具体的，确定供需匹配关系具体为：

8、获得买方用户i和卖方用户j之间的欧氏距离；根据买方用户i和卖方用户j之间的欧氏距离dij与卖方用户j的最大可服务距离λj的大小关系获得买卖双方之间的供需匹配关系ηij。

9、进一步的，欧氏距离dij为：

10、

11、其中，χi为买方用户i所处地理位置的经度，γj为卖方用户j所处地理位置的经度，δi为买方用户i所处地理位置的纬度，为卖方用户j所处地理位置的纬度。

12、进一步的，供需匹配关系ηij为：

13、

14、具体的，资源分配结果集合rfinal具体为：

15、初始化第一次资源分配结果集合r′，第二次资源分配结果集合r″，第三次资源分配结果集合r″′，最终资源分配结果集合rfinal；通过调用cplex解第一线性规划问题lp(i,j)，获得第一次分配结果集合r′，确定第一次获胜买家用户集合i′；对第一次获胜的买家用户k∈i′，获得其对应的填充向量qk，然后通过调用cplex解第二线性规划问题lp(i,j,qk)，得到第二次分配结果集合r″，并确定第二次获胜买家用户集合i″；判断是否即是否对第一次获胜的所有买方用户都进行了计算，若是，则得到最终的第二次获胜买家用户集合i″；通过调用cplex解第三线性规划问题lp(i″,j)，获得第三次分配结果集合r″′，并得到最终资源分配结果rfinal。

16、进一步的，第一线性规划问题lp(i,j)具体为：

17、lp(i,j):max sw(i,j)＝∑i∈ixibi-∑j∈jyjaj

18、其中，sw(i,j)为参与拍卖的买方用户集合为i、卖方用户集合为j时的社会效益，xi表示买方用户i能否获得所需资源，bi为买方用户i对其获得所需电力资源后所能带来价值的估价，yj表示卖方用户j在此次拍卖中成功出售的资源数量，aj为卖方用户j对其想要出售的每单位富裕电力资源的要价。

19、第二线性规划问题lp(i,j,qk)具体为：

20、lp(i,j,qk):max sw(i,j,qk)＝∑i∈ixibi-∑j∈jyjaj

21、其中，sw(i,j,qk)为参与拍卖的买方用户集合为i、卖方用户集合为j并且添加填充向量qk时的社会效益，xi表示买方用户i能否获得所需资源，bi为买方用户i对其获得所需电力资源后所能带来价值的估价，yj表示卖方用户j在此次拍卖中成功出售的资源数量，aj为卖方用户j对其想要出售的每单位富裕电力资源的要价。

22、第三线性规划问题lp(i″,j)具体为：

23、lp(i″,j):max sw(i″,j)＝∑i∈i″xibi-∑j∈jyjaj

24、其中，sw(i″,j)为参与拍卖的买方用户集合为i″、卖方用户集合为j时的社会效益，xi表示买方用户i能否获得所需资源，bi为买方用户i对其获得所需电力资源后所能带来价值的估价，yj表示卖方用户j在此次拍卖中成功出售的资源数量，aj为卖方用户j对其想要出售的每单位富裕电力资源的要价。

25、具体的，关键值定价策略具体为：

26、令i″copy＝i″；对获胜的买方用户i∈i″copy，通过关键值定价策略计算获胜买家需要支付的价格令lb＝0，ub＝bi；判断是否(ub-lb)≥1；将完成支付价格计算的获胜买方用户i从集合i″copy中移除i″copy＝i″copy-{i}，当集合即所有获胜的买方用户都已经完成了支付价格的计算。

27、具体的，vcg竞价机制具体为：

28、用t表示循环次数，令t＝1；从卖方用户的资源分配结果集合yfinal＝{y1,y2,…,yj},j＝1,2,…,n中确定对应的原始变量yt的数值，若yt＝0，则判定对应的卖方用户t没有胜标，则令t＝t+1，且若t>n，结束；若yt≠0，则判定对应的卖方用户t为赢家，出售了yt个单位的电力资源；计算卖方用户t应该收到的报酬令t＝t+1，若t>n，得到全部获胜卖家应该收到的报酬。

29、第二方面，本发明实施例提供了一种互动电网环境下的电力资源分配系统，包括：

30、关系模块，获取交易双方的投标标的集合，根据卖方投标标的中的最大可服务距离以及交易双方的位置坐标确定供需匹配关系；

31、处理模块，使用基于线性规划的填充方法根据各用户的投标标的以及供需匹配关系对参与竞价的交易双方进行确定，得到资源分配结果集合；

32、分配模块，根据交易双方投标标的和资源分配结果集合，通过关键值定价策略和vcg竞价机制完成电力资源分配。

33、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

34、一种互动电网环境下的电力资源分配方法，通过使用拍卖机制作为电力资源分配方法，激励拥有富裕电力的用户为电力紧缺的用户提供电力资源，实现电力资源的再分配，合理分配利用电力资源；通过设置交易双方的供需匹配关系，有效减少因为远距离传输导致的电力资源损耗，也可以在得到分配结果后快速完成电力资源的传输，保证购电用户的用户体验；采用基于线性规划的填充方法，在多项式时间内获得近似最优解的分配结果，最后采用基于关键值的定价策略和基于vcg机制的定价策略，完成买卖双方交易后的定价，保证真实性。

35、进一步的，交易双方提交自己的投标标的，用于后续通过拍卖进行资源分配。

36、进一步的，设置交易双方的供需匹配关系，保证只有在一定范围内的买卖双方用户才可以进行交易，这样可以有效减少因为距离原因导致的电力资源损耗，也可以在得到分配结果后快速完成电力资源的传输，保证购电用户的用户体验。

37、进一步的，通过资源分配结果集合得到最终的电力资源分配结果，并用于后续计算买方的支付价格和卖方的应收的报酬。

38、进一步的，通过将整数规划问题转换为线性规划问题，可以在多项式时间内得到资源分配结果，并通过添加填充向量的方法，采用基于线性规划的填充方法可以得到近似最优解的分配结果。

39、进一步的，通过关键值定价策略为获得到电力资源的买方用户计算其应该支付的价格，关键值定价策略可以保证买方用户的支付价格不高于其出价。

40、进一步的，通过vcg机制为出售电力资源的卖方用户计算其出售电力资源得到的报酬，vcg机制可以保证卖方用户得到的报酬不低于其要价，并且保证卖方用户不虚报价格。

41、可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

42、综上所述，本发明通过拍卖的方式进行电力资源分配，有效激励用户对自己的富裕电力进行出售，完成电力资源的有效分配，实现电力资源的合理利用。

43、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。