基于合作博弈动态联盟结构划分的互联微网经济调度方法

基于合作博弈动态联盟结构划分的互联微网经济调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及互联微网技术领域，具体地，涉及一种基于合作博弈动态联盟结构划 分的互联微网经济调度方法，基于动态联盟结构划分，实现智能微网中互联微网的经济调 度方法。
【背景技术】
[0002] 近些年来分布式电源的发展，使得含有风电、光伏及储能等新型分布式电源的微 网正在逐渐成为现代电力系统中重要的组成部分。随着电力系统中微电网数量的增加，根 据所处的地理位置以及自身运行的目标，微电网将会形成不同的互联微网群。由于微电网 或微电网群具有负荷和电源的双重特性，其在不同的时段可以承担售电方或购电方的角 色，因此微电网可以作为主动参与者加入电力市场中。由于各地区的微电网可能属于不同 的运营方，其经济利益存在一定独立性，因此考虑经济效益最优下的决策问题渐渐成为电 力市场化发展中不可忽视的一环。目前微电网相关的研宄主要以网损优化、电压偏差控制 等作为目标函数，考虑微网作为参与者加入电力市场所带来的经济收益相关问题的研宄仍 较少。同时，当前博弈论在电力系统中的研宄主要针对非合作博弈，但在实际电力系统中， 随着参与者的数量与种类日趋增加，非合作博弈由于服从个体理性并一定会带来最优的结 果，反而可能陷入类似囚徒困境的两败俱伤，因此研宄合作博弈是未来研宄的重要方向。

【发明内容】

[0003] 针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种基于合作博弈动态联 盟结构划分的互联微网经济调度方法，该方法解决了如下技术问题：
[0004] 1)考虑互联微网产销互补模式下，各微网以合作联盟的形式加入电力市场，以全 体微网利益最优为前提，设计微网的定价模型以及协调能量调度方法；
[0005] 2)运用动态联盟结构划分算法，求解合作联盟结构的划分以及确定收益分配方 式，最终完成互联微网间的协调经济调度。
[0006] 为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
[0007] 一种基于合作博弈动态联盟结构划分的互联微网经济调度方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤1 :确定互联微网内部的每个微网在给定时刻的发电量与负荷需求，计算该 给定时刻的申报售电购电量，将申报售电购电量发送给集中控制中心；
[0009] 步骤2 :集中控制中心通过动态联盟结构划分算法进行联盟结构划分，求解最优 联盟结构，并将最优联盟结构发送给各个微网；
[0010] 步骤3 :各个微网接收来自集中控制中心的最优联盟结构并形成指令，与最优联 盟结构内的其它微网进行能量调度指令交互，按照各自微网的售电购电需求，完成能量传 输。
[0011] 优选地，所述步骤1具体为：互联微网中的各微网通过各自的多代理系统实时确 定当前时刻的发电量与负荷需求，多代理系统与集中控制中心的信息交互网络，将计算后 的申报购电量与售电量信息上报给集中控制中心。
[0012]优选地，所述步骤2包括如下步骤：
[0013] 步骤2. 1 :互联微网内的M个微网构成合作博弈参与者集合N= {ni，n2，...，nM}， 初始联盟结构划分为Sinitial={S^S2, . . .，SM}，SpS2, . . .，SM为构成初始联盟结构的M个 联盟，其中构成每一个联盟的多个微网均分别构成一个单独的子联盟；
[0014] 步骤2.2 :对于初始联盟结构中的第i个联盟Sp考虑是否与初始联盟结构中的第 j个联盟h进行合并操作：
[0015] 当联盟Si满足帕累托最优条件，将联盟S i与联盟S j进行合并操作，即联盟s i与联 盟Sj内部的所有微网在联盟合并后的新联盟S iU S」中，微网的分配收益都不会劣于其在 合并前联盟内部的收益；
[0016] 反之，则不进行合并操作；
[0017] 各联盟的收益函数v(S)定义为：
[0018]
[0019] 其中，Cmf表示第i个微网的购电成本，严表示第i个微网因网损而产生的 经济成本，表示第i个微网的切负荷操作所带来的成本，y为联盟的收益函数，Q为 联盟内微网的加入顺序，^^为联盟内微网加入的所有可能顺序的集合，S b为联盟S内部售 电方微网的集合，S为联盟所包含微网的集合；
[0020] 联盟内部的各微网收益分配函数按夏普利值计算如下：
[0021]
[0022] 其中，N\{i}为联盟内除了第i个微网以外的微网的集合，|S| ! (|N|-|S|_1) ! 表示所有除了微网i的可能的联盟S中微网数量与剩余微网数量的乘积，|N| !表示所有微 网的数量，v为微网i的支付函数，S U {i}表示微网i加入后形成的新联盟，v(S U {i}) 表示新联盟的支付函数，v (S)表示联盟S的支付函数；
[0023] 步骤2. 3 :对于初始联盟结构中的第i个联盟Sp考虑能否分裂成子联盟：
[0024] 当联盟5^茜足帕累托最优条件时，将联盟S i分裂成子联盟S p与子联盟S q，即联盟 Si内部的所有微网在分裂成子联盟31)与5(1后，微网的分配的收益都不会劣于其在分裂前联 盟内部的收益；
[0025] 当分裂后的子联盟Sp与子联盟S q分别满足帕累托最优条件时，则继续分裂成子联 盟sp'和子联盟\';
[0026] 反之，则不进行分裂；
[0027] 若初始联盟结构中没有可以分裂的子联盟，则形成最后的最优联盟结构Sfinal进入 步骤2. 4 ;
[0028] 步骤2. 4 :判断最优联盟结构Sfinal是否稳定收敛，若不是，则返回步骤2. 2重新执 行，若是，则输出联盟结构划分方法。
[0029]优选地，所述步骤3具体为：集中控制中心根据求解的最优联盟结构，将最优联盟 结构配对指令发送给各个微网，各个微网的多代理系统在收到指令后，与最优联盟结构内 部的其他微网进行信息交互，同时开始能量交互。
[0030] 由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0031] 1)互联微网加入电力市场，通过动态联盟结构划分形成合作联盟，联盟内部可以 自行完成能量协调调度，同时内部交易的电价低于配网实时电价，从而有效提高了各微网 的收益。
[0032] 2)互联微网内各个合作联盟，以产销互补的方式，进行能量请求的请求以及传输， 可以有效提高微网的能量利用率，从而提高微网经济收益。
【附图说明】
[0033] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0034] 图1为基于合作博弈动态联盟结构划分的互联微网经济调度方法流程图。
【具体实施方式】
[0035] 下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。
[0036] 实施例
[0037] 本实施例提供了一种基于合作博弈动态联盟结构划分的互联微网经济调度方法， 包括以下步骤：
[0038] 步骤1 :确定互联微网内部的每个微网在给定时刻的发电量与负荷需求，计算该 给定时刻的申报售电购电量，将申报售电购电量发送给集中控制中心；
[0039] 步骤2 :集中控制中心通过动态联盟结构划分算法进行联盟结构划分，求解最优 联盟结构，并将最优联盟结构发送给各个微网；
[0040] 步骤3 :各个微网接收来自集中控制中心的最优联盟结构并形成指令，与最优联 盟结构内的其它微网进行能量调度指令交互，按照各自微网的售电购电需求，完成能量传 输。
[0041] 进一步地，所述步骤1具体为：互联微网中的各微网通过各自的多代理系统实时 确定当前时刻的发电量与负荷需求，多代理系统与集中控制中心的信息交互网络，将计算 后的申报购电量与售电量信息上报给集中控制中心。
[0042] 进一步地，所述步骤2包括如下步骤：
[0043] 步骤2. 1 :互联微网内的M个微网构成合作博弈参与者集合N= {ni，n2，...，nM}， 初始联盟结构划分为Sinitial={S^S2, . . .，SM}，SpS2, . . .，SM为构成初始联盟结构的M个 联盟，其中构成每一个联盟的多个微网均分别构成一个单独的子联盟；
[0044] 步骤2.2 :对于初始联盟结构中的第i个联盟Sp考虑是否与初始联盟结构中的第j个联盟h进行合并操作：
[0045] 当联盟Si满足帕累托最优条件，将联盟Si与联盟S」进行合并操作，即联盟Si与联 盟Sj内部的所有微网在联盟合并后的新联盟SiUS」中，微网的分配收益都不会劣于其在 合并前联盟内部的收益；
[0046] 反之，则不进行合并操作；
[0047] 各联盟的收益函数v (S)定义为：
[0048]
[0049] 其中，Cowr表示第i个微网的购电成本，Om?广表示第i个微网因网损而产生的 经济成本，表示第i个微网的切负荷操作所带来的成本，y为联盟的收益函数，Q为 联盟内微网的加入顺序，^^为联盟内微网加入的所有可能顺序的集合，Sb为联盟S内部售 电方微网的集合，S为联盟所包含微网的集合；
[0050] 联盟内部的各微网收益分配函数按夏普利值计算如下：
[0051]
[0052] 其中，N\U丨为联盟内除，第i个微N以外的微网的集合，|S| ! (|N|-|S|_1) ! 表示所有除了微网i的可能的联盟S中微网数量与剩余