一种基于动态多能定价的低碳综合能源系统混合博弈运行方法

本发明涉及综合能源系统优化运行领域，尤其是涉及一种基于动态多能定价的低碳综合能源系统混合博弈运行方法。

背景技术：

1、综合能源系统中，各个用能主体的需求量差异明显，且需求量大小不一，难以实现大量小规模主体和大型能源供应商进行直接交易。综合能源系统中的多个产消者可由综合能源服务商进行整合和运营，通过博弈理论来处理与不同市场主体间的利益冲突。

2、针对能源交易的研究常常聚焦于单一的能源定价策略，改变用户侧能耗策略以降低运行成本。通过融合能源价格和碳排放因素的综合能源系统定价方法，以激发用户侧参与碳减排的研究仍有待深入。

3、此外，在低碳要求下，综合能源系统通常引入碳排放作为模型目标函数的一部分或作为约束以达到减排效果。目前，研究均仅从源侧进行考虑，依据需求产生供给的思想，衡量需求侧碳排放与挖掘产消者碳减排潜力是亟待解决的问题。

4、能源用户具备较大的碳减排能力，但目前的减排策略主要面向达到碳市场准入门槛的大型用户。多个产消者之间也存在合作的可能性，其合作可以提高能源利用率，降低碳排放。目前的合作博弈分配方法大多只考虑了边际贡献来进行利益分配，无法保证全局利益最大化，没有考虑到各主体对碳减排的贡献。

5、综上所述，现有技术中，需要提供一种动态多能定价的低碳综合能源系统混合博弈运行方法，使综合能源系统能够更加适应低碳要求下的运行特点，进而挖掘综合能源系统的减碳潜力、更大地发挥资源利用效率，提升运行的经济性和低碳性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种动态多能定价的低碳综合能源系统混合博弈运行方法，以进一步挖掘综合能源系统的减碳潜力、更大地发挥资源利用效率，提升运行的经济性和低碳性。

2、一种基于动态多能定价的低碳综合能源系统混合博弈运行方法，包括：

3、s1构建基于碳排放流的多主体混合博弈框架，由综合能源服务商与多个产消者的主从博弈以及多产消者之间的合作博弈组成，所述多主体由综合能源服务商与多个产消者组成；

4、s2建立考虑碳减排的多主体多能动态定价模型；

5、s3根据动态定价模型，建立各利益主体的决策模型，包括综合能源服务商和产消者的决策模型；

6、s4提出考虑碳减排贡献的产消者合作博弈nash-harsanyi利益分配方法。

7、而且，s1中所述基于碳排放流的多主体混合博弈框架：

8、所述多主体分别是综合能源服务商和多个产消者，综合能源服务商和产消者分别依据自身利益和环境效益制定交易策略，优化内部运行状态，满足多样化负荷需求；

9、所述混合博弈可以分为两个阶段，第一阶段是上层综合能源服务商和多个产消者聚合的主从博弈，综合能源服务商追求其自身最大收益，是多主体博弈过程中协调者和主导者，产消者是博弈过程中的跟随者，综合能源服务商根据产消者反馈的购售能需求量调整能源价格并传递至下层；第二阶段是下层的产消者合作博弈，以各产消者间的合作效益最大化为目标，根据综合能源服务商决策的能源价格，计算出合适的产消者间电能交易量，各产消者确保在合作效益最大化的基础上，彼此合作获利，并将购售能需求发送回上层。

10、而且，s2中所述建立考虑碳减排的多主体多能动态定价模型：

11、

12、式中，是综合能源服务商的综合售能价格，是综合能源服务商的购电价格，分别是综合能源服务商的电、热、气基本售能价格，τc是碳税，分别是综合能源服务商的电、热、气的碳排放强度。

13、而且，所述s3采用如下公式获取各利益主体的决策模型：

14、(1)综合能源服务商的决策模型

15、

16、

17、式中，uiesp是综合能源服务商的总收益，是综合能源服务商售能收益，由售电、热、气收益组成，是综合能源服务商向上级电网的购电的成本，是向上级电网售能的收益，是综合能源服务商与上级气网的交易的成本，是综合能源服务商的运行成本，是综合能源服务商的碳交易成本，是从上级电网购买的电量，是综合能源服务商从气网购买的燃气量，分别是产消者购买的电、热、气量，μn是设备n的运行成本系数，分别是燃气锅炉和热电联产设备的用气量，pn，t是设备n在t时刻的输出功率，θg是燃气碳排放系数；

18、(2)产消者的决策模型

19、

20、式中，upro是产消者的收益，cpro，n是产消者用能偏好成本，是合作博弈效益，是产消者设备运行成本，网络传输费用，分别是产消者的电、热、气负荷量初值，εe、εt、εg分别是产消者对电、热、气需求的偏好系数，是产消者i向产消者j传输的电能，是传输功率价格，α是电网传输费用系数。

21、而且，所述综合能源服务商的决策模型中需要考虑的约束条件如下：

22、1)功率平衡约束

23、综合能源服务商内部包含有多类型能量转换设备，其电、热、气功率平衡约束如下：

24、

25、式中，pchp.t、ppv，t分别是热电联产和光伏设备生产的电量，分别是电储能设备的充、放能功率，php，t、pp2g，t分别是热泵和电转气设备消耗的电量，分别是热储能设备的充、放热功率，pgb.t是燃气锅炉的热输出功率，分别是热电联产机组的热电比和热泵的电热转换效率，是电转气设备的电转气效率，分别是燃气锅炉和热电联产机组消耗的燃气量；

26、2)设备运行约束

27、综合能源服务商中设备运行时，应满足输出功率的上下限约束以及最大爬坡率约束：

28、

29、pn，t-pn，t-1≤δpn，max  (29)

30、式中，分别是设备输出功率的上下限，δpn，max是设备的爬坡率最大值；

31、3)网络约束

32、综合能源服务商在与上级网络交互时，功率是单向流动的，且需要满足输送功率的上限约束：

33、

34、式中，分别是电网输电和气网输气功率上限，是0-1变量；

35、4)价格约束

36、为保证其定价的合理性和产消者与综合能源服务商交易的积极性，综合能源服务商的售电价格不应低于电网的购电价格。同时，综合能源服务商的购电价格也不应该低于电网的购电价格。此外，综合能源服务商的热能和燃气出售价格的应当也满足小于上级网络定价：

37、

38、式中，分别是电网的购、售电价，分别是热力公司和燃气公司的售能价格。

39、而且，所述产消者运行模型中需要考虑的约束条件如下：

40、1)设备运行约束

41、光伏设备出力需要小于最大输出功率：

42、

43、式中，是光伏设备出力的上限；

44、2)产消者间能源互动约束

45、产消者之间能源互动要满足功率约束的上下限，且保证各产消者间的交易量相等：

46、

47、式中，分别是光产消者间交互电能的下限和上限约束，是产消者j向i传输的电能。

48、而且，所述s4对所述产消者决策模型提出考虑碳减排贡献的产消者合作博弈nash-harsanyi利益分配方法：

49、在nash-harsanyi讨价还价博弈问题中，谈判力是决定各参与方收益分配系数的重要因素，具有较大谈判力的主体在利益分配博弈中将会更有优势；

50、各产消者以各自的贡献作为谈判力进行协商，以决定它们之间的能源交易价格，实现公平合理的能源共享，具体表达式为：

51、

52、式中，sn是各主体的综合评分，v(n)是合作联盟实际收益，v(n-n)是不包含主体n的联盟收益，分别是电能贡献和碳减排贡献的指标，是实际碳减排量，是主体n独立参与市场的碳减排贡献；

53、

54、γe+γc＝1  (45)

55、式中，γe、γc分别是电能贡献度和碳减排贡献度的权重系数。

56、一种电子设备，所述电子设备包括处理器、存储器，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行上述任意一项所述的方法。

57、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，当所述指令被执行时，执行上述任意一项所述的方法。

58、本技术的优点及技术效果：

59、本发明基于碳排放量理论可以计算出综合能源服务商和产消者的碳排放强度，通过建立基于碳排放流的动态定价模型，以降低碳排放量；另外本发明充分分析了综合能源服务商和产消者之间的利益关系，应用混合博弈理论构建综合能源系统优化运行模型，为制定综合能源系统中各个主体的最优运行策略提供了思路。

60、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。