基于主从博弈的社区综合能源系统分布式协同优化运行策略(Matlab代码实现）

介绍

  高效、清洁、低碳是当今世界能源发展的主流 方向。发展实现能源与信息等领域新技术深度融

  合，适应分布式能源发展、多元化(冷、热、电、气 等)用能需求等新业态的综合能源系统已成为能源 革命的客观要求与必然选择[1]。其中，以冷热电联 供(combined cooling heating and power，CCHP)系统 为核心，以“源–网–荷”各环节协同为主要特征的社区综合能源系统(community integrated energy system，CIES)，有助于促进新能源规模化开发，实现不同能源的优势互补，保障社区内部经济高效用能[2-3]，日益成为研究热点。

  随着 CIES 的发展和电力市场的改革，源荷之间的耦合交互愈加明显，正由传统的垂直一体式结构

  (自上而下)向交互竞争型结构(互相作用)转变[12]。电价不仅会影响负荷需求，负荷也会反作用于电价，传统集中优化方法难以描述两者之间的交互行为。此外，CIES 优化属于一类大规模复杂系统的优化问题，参数、变量繁多，集中优化对数据的传输、通信和解决能力要求较高，且不能保护各主体的信息隐私安全。因此，研究 CIES 分布式优化是更合适的选择，例如博弈论[13]、一致性理论[14-15]、交替方向乘子法[16]、分布式凸交计算[17]等。其中，博弈论是研究当多个决策主体之间有利益关联或冲突时，各主体如何依据自己能力及所掌握信息，做出合理决策的理论[13]。非合作博弈[18]、讨价还价博弈[19]、演化博弈[20]、主从博弈[21]等博弈模型，逐渐应用于能源系统的优化运行和能量管理等领域。

  本文中IER是基于电力市场中售电公司的概念提出的，在电能交易的基础上又考虑了热能交易，

  满足用户的多样化需求。IER 作为源、荷之间的桥梁，基于供需关系，日前优化购入、售出的电价、热价，从供能侧购买电、热等能源，并出售给用能侧，从中赚取收益。IER 这一模式的引入，可提供相比电网灵活性更好的电价策略，对于引导分布式供能系统参与电力市场之间的竞争、鼓励中小型社区用户科学用能都具有非消极作用。在能源交易过程中，IER同样需要承担因价格波动、供需不平衡而带来的风险。当 CCHP 输出电功率不足以满足负荷需求时，IER必须高价从电网购电。

  新能源CCHP系统将新能源发电与传统燃料发电优势互补，基于能量梯级利用的原则，同时满足

  用户电、热、冷不同的能量需求，其结构示意图如图 2 所示。文中新能源包含风电、光伏等，并采用最大化消纳原则。可控单元包括内燃发电机、燃气锅炉。内燃机发电的同时，缸套水和烟气中携带的热量能够最终靠余热装置回收再利用，并与燃气锅炉产生的热量一起，在冬季经热交换器供热，或夏季经吸收式制冷机转化为冷量为用户供冷。基于 IER的报价，运营商优化各设备的逐时出力，以获得更高的收益。