本發(fā)明涉及智能電網與分布式能源管理，具體為一種基于混合博弈的微網協(xié)同運行方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著全球能源轉型的加速推進，綜合能源微網作為一種新型電力系統(tǒng)，通過集成多種能源形式(如電力、燃氣、熱能等)，提高了能源利用效率，促進了可再生能源的發(fā)展。而共享儲能作為微電網中的關鍵設施，通過靈活調配儲能資源，進一步提升了微網的能源平衡能力和經濟運行效率。

2、現(xiàn)有技術中，雖已有關于綜合能源微網與共享儲能優(yōu)化運行的研究，但大多側重于單一優(yōu)化目標或簡單的博弈模型，難以全面考慮各方利益及復雜交互關系，傳統(tǒng)的集中式控制方法難以滿足微電網間復雜多變的交互需求，而單一的博弈模型又難以全面反映微電網之間的利益關系。同時，共享儲能系統(tǒng)的引入為微網之間的協(xié)同運行提供了新的可能性，但如何合理分配儲能資源、協(xié)調各微網的利益成為亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于混合博弈的微網協(xié)同運行方法及系統(tǒng)，通過構建包含合作博弈與主從博弈的混合博弈模型，實現(xiàn)多微網與共享儲能系統(tǒng)之間的協(xié)同優(yōu)化運行。

2、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種基于混合博弈的微網協(xié)同運行方法，其微網協(xié)同運行步驟包括：

4、獲取區(qū)域內能源生產、消費及儲能信息，構建綜合能源微網聚合體；

5、獲取區(qū)域內共享儲能系統(tǒng)的價格策略；

6、計算綜合能源微網聚合體與共享儲能系統(tǒng)交互的能源范圍；

7、基于綜合能源微網聚合體與共享儲能系統(tǒng)交互的能源范圍以及共享儲能系統(tǒng)的價格策略構建主從博弈模型，并利用灰狼算法進行求解，所述求解結果作為綜合能源微網聚合體的調整策略；

8、確定每個綜合能源微網聚合體的調整策略對應的綜合能源微網聚合體內部的能源交互數(shù)據，綜合能源微網聚合體內部成員利用合作博弈機制進行能源生產和消費策略優(yōu)化；

9、基于每個綜合能源微網聚合體的調整策略對應的綜合能源微網聚合體內部能源生產和消費策略優(yōu)化結果，根據實際需求選取最優(yōu)的能源生產和消費策略。

10、共享儲能系統(tǒng)是一種新興的儲能模式，它允許多個用戶或實體共享儲能設施，以優(yōu)化能源使用、降低成本并提高電網的靈活性和可靠性。以下是對共享儲能系統(tǒng)的詳細解析。

11、根據上述技術方案，基于區(qū)域內能源生產、消費及儲能的位置信息，利用k-means聚類方法分別對區(qū)域內能源生產、消費及儲能進行聚類，每一個聚類都是所述綜合能源微網聚合體內部成員，并計算每一個聚類對應的能源生產信息或消費信息或儲能信息的總和，作為相應綜合能源微網聚合體內部成員的能源生產信息或消費信息或儲能信息。

12、根據上述技術方案，區(qū)域內至少存在一個共享儲能系統(tǒng)。

13、根據上述技術方案，所述主從博弈模型中將共享儲能系統(tǒng)作為領導者，綜合能源微網聚合體作為隨從者，表示為：g＝*(go∪zo)；l；r+；

14、其中，g表示博弈模型，go和zo表示參與者，go表示共享儲能系統(tǒng)，zo表示綜合能源微網聚合體，l表示策略者，l＝*lgo，lzo+，r表示收益集，lgo表示策略為購買能源和售賣能源的報價，lzo表示策略為能源負荷的響應量，r＝*rgo，rzo+，rgo為參與者go的目標函數(shù)，rzo為參與者zo的目標函數(shù)；

15、lzo表示策略為能源負荷的響應量為綜合能源微網聚合體與共享儲能系統(tǒng)交互的能源范圍，所述交互的能源范圍包括綜合能源微網聚合體與共享儲能系統(tǒng)交互的最小能源和最大能源。

16、根據上述技術方案，所述參與者go的目標函數(shù)rgo：

17、

18、所述參與者zo的目標函數(shù)rzo：

19、

20、或

21、式中，rgo為共享儲能系統(tǒng)的總收益，st為t時間段內售出能源的收入，cgt為t時間段內的交互成本，cbt為t時間段內的購買能源的成本，μto表示t時間段內綜合能源微網聚合體售出能源的價格，表示t時間段內綜合能源微網聚合體售出能源的總量，μts表示t時間段內綜合能源微網聚合體購買能源的價格，表示t時間段內綜合能源微網聚合體購買能源的總量，所述和為包含在綜合能源微網聚合體與共享儲能系統(tǒng)交互的能源范圍內。

22、主從博弈部分上層以共享儲能系統(tǒng)收益最大化為目標，下層以綜合能源微網聚合體自身效益最大化為目標，通過迭代求解實現(xiàn)系統(tǒng)整體優(yōu)化。其中共享儲能系統(tǒng)作為領導者先制定價格策略和服務方案，綜合能源微網聚合體作為跟隨者根據共享儲能系統(tǒng)的策略調整自身用能行為，以實現(xiàn)雙方利益的平衡。

23、根據上述技術方案，所述最優(yōu)的能源生產和消費策略及價格策略確定步驟：

24、基于綜合能源微網聚合體和共享儲能系統(tǒng)的價格策略構建主從博弈模型的求解值，計算綜合能源微網內部各個成員交互的能源總和；

25、基于內部各個成員交互的能源總和以綜合能源微網聚合體整體的經濟效益作為目標函數(shù)利用合作博弈機制，優(yōu)化能源生產和消費策略，獲取綜合能源微網聚合體整體的對應的經濟效益；

26、將所有博弈模型的求解值及其對應的綜合能源微網聚合體整體的經濟效益值繪制在坐標系中，用以選取最優(yōu)的能源生產和消費策略及價格策略。

27、根據上述技術方案，所述合作博弈機制中利用納什談判理論獲取以綜合能源微網聚合體整體的最優(yōu)經濟效益；

28、所述合作博弈機制中的目標函數(shù)：

29、式中，m為綜合能源微網聚合體中消費成員的個數(shù)；δuz為綜合能源微網聚合體中消費成員z獲得的經濟效益以及與綜合能源微網聚合體中消費成員z進行交互的成員的經濟效益和值，u0為談判破裂點，即綜合能源微網聚合體中消費成員z在合作博弈前的經濟效益，δuz-u0為綜合能源微網聚合體中消費成員z在參與合作博弈后提升的效益值，綜合能源微網聚合體中消費成員z獲得的經濟效益為負值，綜合能源微網聚合體中消費成員z進行交互的成員的經濟效益為正值。合作博弈部分通過納什談判理論等方法分配合作收益，確保各微網在追求自身利益的同時，也能促進整體利益的最大化。

30、所述合作博弈機制包括構建基于合作博弈的利益分配模型，采用迭代式啟發(fā)式算法結合線性規(guī)劃或混合整數(shù)線性規(guī)劃求解器，求解得到綜合能源微網聚合體內部的最優(yōu)能源生產和消費策略。

31、根據上述技術方案，所述綜合能源微網聚合體中每個成員的獨立交易收益包括：

32、種類為能源生產的綜合能源微網聚合體中成員的獨立交易收益ei：

33、maxei＝αiri-fi；

34、種類為儲能的綜合能源微網聚合體中成員的獨立交易收益ej：

35、maxej＝αjrj-βjfj；

36、種類為消費的綜合能源微網聚合體中成員的獨立交易收益ez：

37、minez＝βfz；

38、所述綜合能源微網聚合體中能源生產的約束條件：

39、pmin≤pv≤pmax；

40、式中，αi表示種類為能源生產的綜合能源微網聚合體中成員i的能源平均銷售價格，ri表示種類為能源生產的綜合能源微網聚合體中成員i的最大能源售出量，fi表示類為能源生產的綜合能源微網聚合體中成員i的能源生產成本，αj表示種類為儲能的綜合能源微網聚合體中成員j的能源平均銷售價格，rj表示為種類為儲能的綜合能源微網聚合體中成員j的最大能源售出量，βj表示為種類為儲能的綜合能源微網聚合體中成員j的能源平均購買成本，fj表示為種類為儲能的綜合能源微網聚合體中成員j的能源最大購買量，pmin表示能源生產對應的最小出力下限，pv表示能源生產對應出力，pmax表示能源生產對應的最大出力上限。其中儲能的約束條件以及功率平衡的約束條件屬于現(xiàn)有技術在此不做詳細介紹。

41、還包括另一實施例，一種基于混合博弈的微網協(xié)同運行系統(tǒng)，包括：

42、數(shù)據獲取模塊，用于獲取區(qū)域內能源生產、消費及儲能信息，構建綜合能源微網聚合體，獲取區(qū)域內共享儲能系統(tǒng)的價格策略；

43、主從博弈模塊，計算綜合能源微網聚合體與共享儲能系統(tǒng)交互的能源范圍；基于綜合能源微網聚合體與共享儲能系統(tǒng)交互的能源范圍以及共享儲能系統(tǒng)的價格策略構建主從博弈模型，并利用灰狼算法進行求解，調節(jié)綜合能源微網聚合體自身的用能信息；

44、協(xié)同優(yōu)化模塊，確定每個綜合能源微網聚合體的調整策略對應的綜合能源微網聚合體內部的能源交互數(shù)據，綜合能源微網聚合體內部成員利用合作博弈機制進行能源生產和消費策略優(yōu)化；基于每個綜合能源微網聚合體的調整策略對應的綜合能源微網聚合體內部能源生產和消費策略優(yōu)化結果，根據實際需求選取最優(yōu)的能源生產和消費策略。

45、根據上述技術方案，所述協(xié)同優(yōu)化模塊執(zhí)行步驟包括：

46、基于綜合能源微網聚合體和共享儲能系統(tǒng)的價格策略構建主從博弈模型的求解值，計算綜合能源微網內部各個成員交互的能源總和；

47、基于內部各個成員交互的能源總和以綜合能源微網聚合體整體的經濟效益作為目標函數(shù)利用合作博弈機制，優(yōu)化能源生產和消費策略，獲取綜合能源微網聚合體整體的對應的經濟效益；

48、將所有博弈模型的求解值及其對應的綜合能源微網聚合體整體的經濟效益值繪制在坐標系中，用以選取最優(yōu)的能源生產和消費策略及價格策略。

49、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所達到的有益效果是：本發(fā)明在共享儲能系統(tǒng)與綜合能源微網聚合體之間實施主從博弈，共享儲能系統(tǒng)制定價格策略和服務方案，綜合能源微網聚合體根據該策略調整用能行為，得到用能調整范圍，基于用能調整范圍在綜合能源微網聚合體內部實施合作博弈，通過信息共享和協(xié)同調度，優(yōu)化各成員的能源生產和消費策略。本發(fā)明能夠平衡各利益主體的需求，減少系統(tǒng)內部的沖突和矛盾，提高系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和可靠性，同時通過合理的能源交易和優(yōu)化調度，降低了各微網和共享儲能系統(tǒng)的運營成本，提高了經濟效益，并提高能源利用效率，通過多微網與共享儲能系統(tǒng)之間的協(xié)同優(yōu)化運行，實現(xiàn)了能源的高效利用和互補，減少了能源浪費。