1.一种泛在电力物联网中综合能源系统分层能量管理方法,其特征在于,其包括如下步骤:步骤1,建立综合能源分层能源管理框架,其从上到下包括能源供给层、能量管理层、能量消费层;
其中,能源供给层负责为能量管理层提供外部能源,能源供给层与能量管理层之间进行日前交易,获取能量管理层最优日前分时能源投标策略;
能量管理层负责各个能源局域网内部源网荷协同优化;
能量消费层为能量管理层提供需求侧响应,给予能量管理层一定的调节能力,改善能量管理所面临的双向扰动问题;
步骤2,日前市场能量管理层与能源供给层交易机制设计,基于分层博弈和Cartel框架理论设计交易策略,完成能源供给层和能量管理层交易的日前规划,确定日前能源投标量,为综合能源实时调度提供外部能源支持;构造能源供给层和能量管理层的效用函数,基于分层博弈理论建立能源供给层和管理层的纵向交易模型,基于Cartel框架建立能量管理层内部之间的横向合作机制;
步骤3,能量管理层内部源网荷的协同优化算法设计,基于异质能源成本模型、异质能源转换效率模型、温控负荷用户不舒适度(PPD)成本模型以及共享电池站成本收益模型,设计能源局域网内部源网荷的协同优化模型,获得分时最优能源转换量、共享电池站调度以及温控负荷用户的最优温度设定值。
2.根据权利要求1所述的一种泛在电力物联网中综合能源系统分层能量管理方法,其特征在于,所述能量供给层包括电-气能源公司。
3.根据权利要求1所述的一种泛在电力物联网中综合能源系统分层能量管理方法,其特征在于,所述能量管理层包括Energy hub及其所管控的能源局域网内部新能源电厂、共享电池站以及能源转化设备。
4.根据权利要求1所述的一种泛在电力物联网中综合能源系统分层能量管理方法,其特征在于,所述能量消费层即温控负荷设备,包括空调、电暖气和燃气取暖炉。
5.根据权利要求1所述的一种泛在电力物联网中综合能源系统分层能量管理方法,其特征在于,所述交易机制设计方法为:从经济学的角度出发,假设能源供给层的效益函数为能源销售额减去能源成本,表示为g(x,lu,lv),其中x表示能源供给层的价格参数,lu和lv分别表示为Energy hub组成的Energy hub组成的联盟从能源供给层购置的总电量和总天然气量;
和 分别表示Energy hub i的购电量和购气量;
考虑Energy hub的内部能源转换存储以及Energy hub对需求侧用户的调节能力,Energy hubi的效用函数假设为 其中,Ti表示Energy hub i所服务用户的温控负荷温度设定值; 和 分别表示Energy hub i内部的气转电转化量和电转气转化量,温控负荷的温度设定值是关于Energy hub所提供的能源总量(购买量和转化量)的函数,所以得 然后建立能源供给层与Energy hub的分层博弈框架以及Energy hub的Cartel合作框架;
能源供给层的优化目标为其效益最高,给定随机额的购电量和购气量lu和lv,能源供给层的效用函数如下:x*=max g(x,lu,lv)
优化后的价格参数x*将提供给Energy hub,Energy hub将根据Cartel框架进行合作优化;
根据Cartel框架,能量管理层以所有的Energy hub将以联盟的整体收益最大为目标,即社会福利最优,背离合作的行为将受到联盟惩罚,能量管理层Energy hubi的横向交易机制为:NE
式中, 表示Energy hub的策略,s 表示惩罚策略,Ptrig表示惩罚机制被触发的概率,β表示折扣参数,则能量管理层的效用函数为
s*=∑Ui(x,s,P*,T)
能量供给层与能量管理层效用函数分层博弈,能源供给层将根据Energy hub输入的参数继续优化,直到迭代终止,即纵向交易模型。
6.根据权利要求1所述的一种泛在电力物联网中综合能源系统分层能量管理方法,其特征在于,所述协同优化算法设计方法为:整合新能源发电、共享电池站调度和温控负荷需求侧响应数学模型及复杂约束,基于多energy hub的网络化分层能量管理框架,建立能源局域网调度的效用函数:其中,R(Es,Esc)为共享电池站效益, 为能源转换、购能成本模型,Γ为不满意度成本,令
其中,A为能源转换元件的功率耦合矩阵,B为新能源供电效率矩阵,C储能效率矩阵,Pec(i)、Pgc(i)分别为用户实际用电、气功率,Pne新能源供电功率,Pet、Pgt分别为电气、气电转换功率,Ps为共享电池站充放电功率,充电为正,放电为负,Pe、Pg分别表示电、气投标功率;
建立基于温控负荷需求侧响应的用户消费收益函数如下:
其中,P′ec(i),P′gc(i)分别为需求侧响应前电气消费量,Pde(i),Pdg(i)为需求侧响应改变的电气消费量;
考虑共享电池站的供能成本与收益,建立其效益模型如下:
其中,Es,Esc分别为交换前后电池的核电状态,ai,σi,ci,j电池损耗参数,D表示交换矩阵;
其中, 分别表示能源购买价格矩阵、能源转换价格矩阵、能源存储价格矩阵和能源供给价格矩阵;
为了评估隔热保温室内热舒适参数,考虑环境温度和相对湿度等因素,建立简化的热舒适成本表达式:PMV=a·Ti+b·Pv-c
Γ=λPPD=λ(ai-bi*exp(-ci*PMV4-di*PMV2))其中,Ti,Pv分别表示的室内温度与相对湿度,a,b,c表示冷热感觉参数,ai,bi,ci,di表示不舒适度参数;
为了保障能源局域网的可靠运行,需满足多能源产消动态平衡条件: