含多微网主动配电网的定价与能源优化调度方法和系统

本公开涉及新能源及分布式发电优化，具体涉及含多微网主动配电网的定价与能源优化调度方法和系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、新能源及分布式发电的发展使得能源产消者规模不断增加，新能源自身的随机波动性为电力系统管控与安全运行带来巨大挑战。氢能因其清洁低碳及低存储消耗等优势，成为研究热点，电-氢-冷-热多能耦合为系统提供更大灵活度，有利于新能源消纳与友好并网。然而，现有技术缺乏多能互济，配网-微网分层协同的调度方案与氢产业链建模方法。随着形势的变化，能源系统面临低碳转型，然而目前碳权交易市场尚未成熟，缺乏合理低碳运行激励方案。

3、传统大电网-配电网-微电网分层架构中，能量依次分层传输。随着新能源渗透率提高，分布式发电普及，底层微电网由能源负荷转化为能源产消者，电能与冷热、氢能等能源形式耦合紧密，逐渐演化为大电网-多能运营商(主动配电网)-多能产消者层级分布。在经济调度方面，现有方案针对分布式发电及负荷多采用固定上网电价及分时电价模式；在低碳运行方面，现行市场采用“配额-交易”方式，依照发电容量等参数分配碳排放权，依照发电量核算碳排放量，并进行交易；在多能系统架构设计方面，现有技术孤立考虑电、氢、热等系统优化调度方法，对多能耦合系统采用较为粗略的数学模型；在优化求解算法设计方面，现有技术多利用商业求解器求解混合整数线性规划问题，或使用遗传、粒子群等智能算法求解复杂非线性问题。

4、但是，现有方案中存在的问题包括：在运营商-产消者定价方法方面，固定定价模式缺乏有效价格激励，引导需求侧响应。碳“配额-交易”方法面向传统发电单元设计，对于发电-用电一体化的能源产消者不再适用。多能耦合综合能源系统中，现有方案缺乏对氢能制备-存储-运输-使用的全产业链建模方法，利用商业求解器求解问题范围有限，无法解决定价-定量强非线性多层级优化问题。

技术实现思路

1、本公开为了解决上述问题，提出了含多微网主动配电网的定价与能源优化调度方法和系统，构建了多能运营商(主动配电网)-产消者双层交易体系，综合考虑电-氢-热多能耦合协同，建立基于罐车运输和管道运输的氢能全产业链数学模型；制定双层系统内部低碳定价方法，在现有电价基础上叠加低碳激励价格，引导能源产消者低碳购/售能；设计非对称粒子群-遗传算法与商用求解器相结合的优化问题求解算法，提供了向多能运营商-产消者双层低碳定价与能源优化调度方法。

2、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

3、含多微网主动配电网的定价与能源优化调度方法，包括：

4、根据综合能源系统中电-氢-热-碳多能流耦合框架，建立运营商主动配电网与多能产消者之间的meso-p双层交易体系模型；

5、根据运营商主动配电网与多能产消者之间的meso-p双层交易体系模型构建交易综合价格数学模型；

6、对交易综合价格数学模型进行求解，设置综合能源系统中电-氢-热-碳多能流耦合电力系统设备的各个约束条件，以运营商主动配电网最大化交易收益和多能产消者最小化运行成本为目标，构建目标函数，采用非对称粒子群-遗传算法与求解器直接求解融合方法优化求解，进行粒子群迭代循环，产消者首先进入低碳激励价格计算循环，根据种群价格利用商用求解器求取最优调度，计算各利益主体碳强度及低碳激励，直至meso-p双层目标都达到最优值，结束优化迭代。

7、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

8、含多微网主动配电网的定价与能源优化调度系统，包括：

9、初始化模块，用于根据综合能源系统中电-氢-热-碳多能流耦合框架，建立运营商主动配电网与多能产消者之间的meso-p双层交易体系模型；

10、根据运营商主动配电网与多能产消者之间的meso-p双层交易体系模型构建交易综合价格数学模型；

11、定价与调度优化模块，用于对交易综合价格数学模型进行求解，设置综合能源系统中电-氢-热-碳多能流耦合电力系统设备的各个约束条件，以运营商主动配电网最大化交易收益和多能产消者最小化运行成本为目标，构建目标函数，采用非对称粒子群-遗传算法与求解器直接求解融合方法优化求解，进行粒子群迭代循环，产消者首先进入低碳激励价格计算循环，根据种群价格利用商用求解器求取最优调度，计算各利益主体碳强度及低碳激励，直至meso-p双层目标都达到最优值，结束优化迭代。

12、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

13、一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现所述的含多微网主动配电网的定价与能源优化调度方法。

14、与现有技术相比，本公开的有益效果为：

15、本公开的构建了多能运营商-产消者双层交易体系，综合发挥电-氢-热多能耦合协同优势，有利于分布式发电单元集群高效能量管理，保证多能系统可靠运行。建立基于罐车运输和管道运输的氢能全产业链数学模型，全面描述了氢能制备-存储-运输-使用过程；制定双层系统内部低碳定价方法，在现有电价基础上叠加低碳激励价格，引导能源产消者低碳购/售能，利用需求响应手段降低了系统碳排放；设计非对称粒子群-遗传算法与商用求解器相结合的优化问题求解算法，提升了算法收敛性能，求解了双层低碳定价与优化调度博弈问题。

技术特征：

1.含多微网主动配电网的定价与能源优化调度方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的含多微网主动配电网的定价与能源优化调度方法，其特征在于，综合能源系统中电-氢-热-碳多能流耦合框架的形式为多层交互，包括：底层为氢能源供应链，氢能源能通过管道自上游氢源向下游需求侧运输，同时也能通过储氢罐车依托交通网进行点对点运输；中间层为电力系统，电能通过电力系统的输配电网络传输；上层为碳流网络，综合能源系统中的生产运输消费所产生的碳排放在该层中以碳流的形式表示。

3.如权利要求1所述的含多微网主动配电网的定价与能源优化调度方法，其特征在于，运营商主动配电网与多能产消者为综合能源系统中不同的利益主体，其能够将综合能源系统中电-氢-热-碳多能流进行耦合，运营商主动配电网与多能产消者之间存在交易关系，具体为：运营商主动配电网制定交易能源价格与低碳运行激励价格，聚合多能产消者的购/售能量后与上级电-氢市场的耦合交互，即能根据运营商主动配电网与多能产消者之间的meso-p双层交易体系模型构建交易综合价格数学模型。

4.如权利要求1所述的含多微网主动配电网的定价与能源优化调度方法，其特征在于，所述交易综合价格由能源价格与低碳激励价格构成，其中，低碳激励价格基于各产消者碳强度制定，碳强度计算采取注入功率加权平均的计算方法得到。

5.如权利要求1所述的含多微网主动配电网的定价与能源优化调度方法，其特征在于，设置电-氢综合价格制定规则，且电力系统设备的各个约束条件包括：电解槽约束、燃料电池约束、热泵约束、热电联产约束、电-氢-热多能储能系统约束、氢能供应链中的约束以及电-氢-热功率平衡约束。

6.如权利要求5所述的含多微网主动配电网的定价与能源优化调度方法，其特征在于，氢能供应链中的约束包括管道输氢约束与储氢罐车输氢约束，其中，管道输氢约束中氢气只能由管道向多能产消者输送，不能反向输送。

7.如权利要求1所述的含多微网主动配电网的定价与能源优化调度方法，其特征在于，meso的目标为最大化交易收益，多能产消者目标为最小化运行成本，构建目标函数进行meso-p双层优化，基于非对称粒子群-遗传算法与求解器直接求解融合的方法，首先输入系统设备参数以及发电、负荷预测值初始条件，生成初代交易价格个体，进入粒子群迭代循环；多能产消者首先进入低碳激励价格计算循环，根据种群价格利用商用求解器求取最优调度，计算各利益主体碳强度及低碳激励，得到综合定价与调度方案，结束价格计算循环。

8.如权利要求7所述的含多微网主动配电网的定价与能源优化调度方法，其特征在于，再次，粒子群算法计算个体适应度，并与相邻个体比较，根据最优个体位置更新次优个体速度，最后，根据遗传算法，筛选出适应度最高的个体进行交叉变异，直至以meso-p双层目标都达到最优值时结束迭代。

9.含多微网主动配电网的定价与能源优化调度系统，其特征在于，包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如权利要求1-8任一项所述的含多微网主动配电网的定价与能源优化调度方法。

技术总结
本公开提供了含多微网主动配电网的定价与能源优化调度方法和系统，涉及新能源及分布式发电优化技术领域，包括：根据综合能源系统中电‑氢‑热‑碳多能流耦合框架，建立运营商主动配电网与多能产消者之间的MESO‑P双层交易体系模型；根据运营商主动配电网与多能产消者之间的MESO‑P双层交易体系模型构建交易综合价格数学模型；对交易综合价格数学模型进行求解，设置综合能源系统中电‑氢‑热‑碳多能流耦合电力系统设备的各个约束条件，以运营商主动配电网最大化交易收益和多能产消者最小化运行成本为目标，构建目标函数，采用非对称粒子群‑遗传算法与求解器直接求解融合方法优化求解，直至MESO‑P双层目标都达到最优值，结束优化迭代。

技术研发人员：张祯滨,刘泽昕,许文泽,李真
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/9