基于合作博弈動(dòng)態(tài)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)劃分的互聯(lián)微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及互聯(lián)微網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于合作博弈動(dòng)態(tài)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)劃 分的互聯(lián)微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，基于動(dòng)態(tài)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)劃分，實(shí)現(xiàn)智能微網(wǎng)中互聯(lián)微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào) 度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近些年來分布式電源的發(fā)展，使得含有風(fēng)電、光伏及儲(chǔ)能等新型分布式電源的微 網(wǎng)正在逐漸成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)中重要的組成部分。隨著電力系統(tǒng)中微電網(wǎng)數(shù)量的增加，根 據(jù)所處的地理位置以及自身運(yùn)行的目標(biāo)，微電網(wǎng)將會(huì)形成不同的互聯(lián)微網(wǎng)群。由于微電網(wǎng) 或微電網(wǎng)群具有負(fù)荷和電源的雙重特性，其在不同的時(shí)段可以承擔(dān)售電方或購電方的角 色，因此微電網(wǎng)可以作為主動(dòng)參與者加入電力市場中。由于各地區(qū)的微電網(wǎng)可能屬于不同 的運(yùn)營方，其經(jīng)濟(jì)利益存在一定獨(dú)立性，因此考慮經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)下的決策問題漸漸成為電 力市場化發(fā)展中不可忽視的一環(huán)。目前微電網(wǎng)相關(guān)的研宄主要以網(wǎng)損優(yōu)化、電壓偏差控制 等作為目標(biāo)函數(shù)，考慮微網(wǎng)作為參與者加入電力市場所帶來的經(jīng)濟(jì)收益相關(guān)問題的研宄仍 較少。同時(shí)，當(dāng)前博弈論在電力系統(tǒng)中的研宄主要針對非合作博弈，但在實(shí)際電力系統(tǒng)中， 隨著參與者的數(shù)量與種類日趨增加，非合作博弈由于服從個(gè)體理性并一定會(huì)帶來最優(yōu)的結(jié) 果，反而可能陷入類似囚徒困境的兩敗俱傷，因此研宄合作博弈是未來研宄的重要方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于合作博弈動(dòng)態(tài)聯(lián) 盟結(jié)構(gòu)劃分的互聯(lián)微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，該方法解決了如下技術(shù)問題：
[0004] 1)考慮互聯(lián)微網(wǎng)產(chǎn)銷互補(bǔ)模式下，各微網(wǎng)以合作聯(lián)盟的形式加入電力市場，以全 體微網(wǎng)利益最優(yōu)為前提，設(shè)計(jì)微網(wǎng)的定價(jià)模型以及協(xié)調(diào)能量調(diào)度方法；
[0005] 2)運(yùn)用動(dòng)態(tài)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)劃分算法，求解合作聯(lián)盟結(jié)構(gòu)的劃分以及確定收益分配方 式，最終完成互聯(lián)微網(wǎng)間的協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)調(diào)度。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007] 一種基于合作博弈動(dòng)態(tài)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)劃分的互聯(lián)微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1 :確定互聯(lián)微網(wǎng)內(nèi)部的每個(gè)微網(wǎng)在給定時(shí)刻的發(fā)電量與負(fù)荷需求，計(jì)算該 給定時(shí)刻的申報(bào)售電購電量，將申報(bào)售電購電量發(fā)送給集中控制中心；
[0009] 步驟2 :集中控制中心通過動(dòng)態(tài)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)劃分算法進(jìn)行聯(lián)盟結(jié)構(gòu)劃分，求解最優(yōu) 聯(lián)盟結(jié)構(gòu)，并將最優(yōu)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)發(fā)送給各個(gè)微網(wǎng)；
[0010] 步驟3 :各個(gè)微網(wǎng)接收來自集中控制中心的最優(yōu)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)并形成指令，與最優(yōu)聯(lián) 盟結(jié)構(gòu)內(nèi)的其它微網(wǎng)進(jìn)行能量調(diào)度指令交互，按照各自微網(wǎng)的售電購電需求，完成能量傳 輸。
[0011] 優(yōu)選地，所述步驟1具體為：互聯(lián)微網(wǎng)中的各微網(wǎng)通過各自的多代理系統(tǒng)實(shí)時(shí)確 定當(dāng)前時(shí)刻的發(fā)電量與負(fù)荷需求，多代理系統(tǒng)與集中控制中心的信息交互網(wǎng)絡(luò)，將計(jì)算后 的申報(bào)購電量與售電量信息上報(bào)給集中控制中心。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟2包括如下步驟：
[0013] 步驟2. 1 :互聯(lián)微網(wǎng)內(nèi)的M個(gè)微網(wǎng)構(gòu)成合作博弈參與者集合N= {ni，n2，...，nM}， 初始聯(lián)盟結(jié)構(gòu)劃分為Sinitial={S^S2, . . .，SM}，SpS2, . . .，SM為構(gòu)成初始聯(lián)盟結(jié)構(gòu)的M個(gè) 聯(lián)盟，其中構(gòu)成每一個(gè)聯(lián)盟的多個(gè)微網(wǎng)均分別構(gòu)成一個(gè)單獨(dú)的子聯(lián)盟；
[0014] 步驟2.2 :對于初始聯(lián)盟結(jié)構(gòu)中的第i個(gè)聯(lián)盟Sp考慮是否與初始聯(lián)盟結(jié)構(gòu)中的第 j個(gè)聯(lián)盟h進(jìn)行合并操作：
[0015] 當(dāng)聯(lián)盟Si滿足帕累托最優(yōu)條件，將聯(lián)盟S i與聯(lián)盟S j進(jìn)行合并操作，即聯(lián)盟s i與聯(lián) 盟Sj內(nèi)部的所有微網(wǎng)在聯(lián)盟合并后的新聯(lián)盟S iU S」中，微網(wǎng)的分配收益都不會(huì)劣于其在 合并前聯(lián)盟內(nèi)部的收益；
[0016] 反之，則不進(jìn)行合并操作；
[0017] 各聯(lián)盟的收益函數(shù)v(S)定義為：
[0018]
[0019] 其中，Cmf表示第i個(gè)微網(wǎng)的購電成本，嚴(yán)表示第i個(gè)微網(wǎng)因網(wǎng)損而產(chǎn)生的 經(jīng)濟(jì)成本，表示第i個(gè)微網(wǎng)的切負(fù)荷操作所帶來的成本，y為聯(lián)盟的收益函數(shù)，Q為 聯(lián)盟內(nèi)微網(wǎng)的加入順序，^^為聯(lián)盟內(nèi)微網(wǎng)加入的所有可能順序的集合，S b為聯(lián)盟S內(nèi)部售 電方微網(wǎng)的集合，S為聯(lián)盟所包含微網(wǎng)的集合；
[0020] 聯(lián)盟內(nèi)部的各微網(wǎng)收益分配函數(shù)按夏普利值計(jì)算如下：
[0021]
[0022] 其中，N\{i}為聯(lián)盟內(nèi)除了第i個(gè)微網(wǎng)以外的微網(wǎng)的集合，|S| ! (|N|-|S|_1) ! 表示所有除了微網(wǎng)i的可能的聯(lián)盟S中微網(wǎng)數(shù)量與剩余微網(wǎng)數(shù)量的乘積，|N| !表示所有微 網(wǎng)的數(shù)量，v為微網(wǎng)i的支付函數(shù)，S U {i}表示微網(wǎng)i加入后形成的新聯(lián)盟，v(S U {i}) 表示新聯(lián)盟的支付函數(shù)，v (S)表示聯(lián)盟S的支付函數(shù)；
[0023] 步驟2. 3 :對于初始聯(lián)盟結(jié)構(gòu)中的第i個(gè)聯(lián)盟Sp考慮能否分裂成子聯(lián)盟：
[0024] 當(dāng)聯(lián)盟5^茜足帕累托最優(yōu)條件時(shí)，將聯(lián)盟S i分裂成子聯(lián)盟S p與子聯(lián)盟S q，即聯(lián)盟 Si內(nèi)部的所有微網(wǎng)在分裂成子聯(lián)盟31)與5(1后，微網(wǎng)的分配的收益都不會(huì)劣于其在分裂前聯(lián) 盟內(nèi)部的收益；
[0025] 當(dāng)分裂后的子聯(lián)盟Sp與子聯(lián)盟S q分別滿足帕累托最優(yōu)條件時(shí)，則繼續(xù)分裂成子聯(lián) 盟sp'和子聯(lián)盟\';
[0026] 反之，則不進(jìn)行分裂；
[0027] 若初始聯(lián)盟結(jié)構(gòu)中沒有可以分裂的子聯(lián)盟，則形成最后的最優(yōu)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)Sfinal進(jìn)入 步驟2. 4 ;
[0028] 步驟2. 4 :判斷最優(yōu)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)Sfinal是否穩(wěn)定收斂，若不是，則返回步驟2. 2重新執(zhí) 行，若是，則輸出聯(lián)盟結(jié)構(gòu)劃分方法。
[0029]優(yōu)選地，所述步驟3具體為：集中控制中心根據(jù)求解的最優(yōu)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)，將最優(yōu)聯(lián)盟 結(jié)構(gòu)配對指令發(fā)送給各個(gè)微網(wǎng)，各個(gè)微網(wǎng)的多代理系統(tǒng)在收到指令后，與最優(yōu)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)內(nèi) 部的其他微網(wǎng)進(jìn)行信息交互，同時(shí)開始能量交互。
[0030] 由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0031] 1)互聯(lián)微網(wǎng)加入電力市場，通過動(dòng)態(tài)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)劃分形成合作聯(lián)盟，聯(lián)盟內(nèi)部可以 自行完成能量協(xié)調(diào)調(diào)度，同時(shí)內(nèi)部交易的電價(jià)低于配網(wǎng)實(shí)時(shí)電價(jià)，從而有效提高了各微網(wǎng) 的收益。
[0032] 2)互聯(lián)微網(wǎng)內(nèi)各個(gè)合作聯(lián)盟，以產(chǎn)銷互補(bǔ)的方式，進(jìn)行能量請求的請求以及傳輸， 可以有效提高微網(wǎng)的能量利用率，從而提高微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)收益。
【附圖說明】
[0033] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0034] 圖1為基于合作博弈動(dòng)態(tài)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)劃分的互聯(lián)微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。
[0036] 實(shí)施例
[0037] 本實(shí)施例提供了一種基于合作博弈動(dòng)態(tài)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)劃分的互聯(lián)微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法， 包括以下步驟：
[0038] 步驟1 :確定互聯(lián)微網(wǎng)內(nèi)部的每個(gè)微網(wǎng)在給定時(shí)刻的發(fā)電量與負(fù)荷需求，計(jì)算該 給定時(shí)刻的申報(bào)售電購電量，將申報(bào)售電購電量發(fā)送給集中控制中心；
[0039] 步驟2 :集中控制中心通過動(dòng)態(tài)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)劃分算法進(jìn)行聯(lián)盟結(jié)構(gòu)劃分，求解最優(yōu) 聯(lián)盟結(jié)構(gòu)，并將最優(yōu)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)發(fā)送給各個(gè)微網(wǎng)；
[0040] 步驟3 :各個(gè)微網(wǎng)接收來自集中控制中心的最優(yōu)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)并形成指令，與最優(yōu)聯(lián) 盟結(jié)構(gòu)內(nèi)的其它微網(wǎng)進(jìn)行能量調(diào)度指令交互，按照各自微網(wǎng)的售電購電需求，完成能量傳 輸。
[0041] 進(jìn)一步地，所述步驟1具體為：互聯(lián)微網(wǎng)中的各微網(wǎng)通過各自的多代理系統(tǒng)實(shí)時(shí) 確定當(dāng)前時(shí)刻的發(fā)電量與負(fù)荷需求，多代理系統(tǒng)與集中控制中心的信息交互網(wǎng)絡(luò)，將計(jì)算 后的申報(bào)購電量與售電量信息上報(bào)給集中控制中心。
[0042] 進(jìn)一步地，所述步驟2包括如下步驟：
[0043] 步驟2. 1 :互聯(lián)微網(wǎng)內(nèi)的M個(gè)微網(wǎng)構(gòu)成合作博弈參與者集合N= {ni，n2，...，nM}， 初始聯(lián)盟結(jié)構(gòu)劃分為Sinitial={S^S2, . . .，SM}，SpS2, . . .，SM為構(gòu)成初始聯(lián)盟結(jié)構(gòu)的M個(gè) 聯(lián)盟，其中構(gòu)成每一個(gè)聯(lián)盟的多個(gè)微網(wǎng)均分別構(gòu)成一個(gè)單獨(dú)的子聯(lián)盟；
[0044] 步驟2.2 :對于初始聯(lián)盟結(jié)構(gòu)中的第i個(gè)聯(lián)盟Sp考慮是否與初始聯(lián)盟結(jié)構(gòu)中的第j個(gè)聯(lián)盟h進(jìn)行合并操作：
[0045] 當(dāng)聯(lián)盟Si滿足帕累托最優(yōu)條件，將聯(lián)盟Si與聯(lián)盟S」進(jìn)行合并操作，即聯(lián)盟Si與聯(lián) 盟Sj內(nèi)部的所有微網(wǎng)在聯(lián)盟合并后的新聯(lián)盟SiUS」中，微網(wǎng)的分配收益都不會(huì)劣于其在 合并前聯(lián)盟內(nèi)部的收益；
[0046] 反之，則不進(jìn)行合并操作；
[0047] 各聯(lián)盟的收益函數(shù)v (S)定義為：
[0048]
[0049] 其中，Cowr表示第i個(gè)微網(wǎng)的購電成本，Om?廣表示第i個(gè)微網(wǎng)因網(wǎng)損而產(chǎn)生的 經(jīng)濟(jì)成本，表示第i個(gè)微網(wǎng)的切負(fù)荷操作所帶來的成本，y為聯(lián)盟的收益函數(shù)，Q為 聯(lián)盟內(nèi)微網(wǎng)的加入順序，^^為聯(lián)盟內(nèi)微網(wǎng)加入的所有可能順序的集合，Sb為聯(lián)盟S內(nèi)部售 電方微網(wǎng)的集合，S為聯(lián)盟所包含微網(wǎng)的集合；
[0050] 聯(lián)盟內(nèi)部的各微網(wǎng)收益分配函數(shù)按夏普利值計(jì)算如下：
[0051]
[0052] 其中，N\U丨為聯(lián)盟內(nèi)除，第i個(gè)微N以外的微網(wǎng)的集合，|S| ! (|N|-|S|_1) ! 表示所有除了微網(wǎng)i的可能的聯(lián)盟S中微網(wǎng)數(shù)量與剩余