1.考虑舒适度和用能替代的综合能源市场主从博弈交易方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据综合能源市场交易的不同角色，将交易主体分解为综合能源运营商、新能源生产商和负荷聚合商；

步骤2，将综合能源市场交易模型表示为包括一个领导者和两个跟随者的stackelberg博弈模型；

所述步骤2市场交易模型的市场交易过程如下：

2‑1)、交易策略：能源交易过程中，综合能源市场包含定价和定量两个阶段，二者存在先后次序；且综合能源运营商与供需侧存在利益冲突在主从博弈框架下优化各主体的利益；

2‑2)、阶段一：上层综合能源运营商作为博弈领导者，是能源中介，根据供需关系和市场信息，确定向生产商购能的价格、向用户售能的价格，以期自身目标最大化；

2‑3)、阶段二：下层博弈跟随者1新能源生产商根据综合能源运营商给出的购能价格，以最大化自身目标确定最优电热出力；博弈跟随者2负荷聚合商根据售能价格做出响应，确定用能策略，以最大消费者剩余为目标；因此下层的最优决策反馈给上层并影响上层最优决策的确定；

步骤3，确定领导者综合能源运营商的整体目标和相关要求，获得其参与市场交易的数学模型；

步骤4，确定跟随者1新能源生产商的整体目标和相关要求，获得其市场交易模型；

步骤5，确定跟随者2负荷聚合商的整体目标和相关要求，获得用户综合需求响应的效用模型；

步骤6，结合二次函数和矩阵的性质，对博弈解的存在性和唯一性进行证明；

步骤7，根据分布式迭代和二次规划算法对博弈进行求解。

2.根据权利要求1所述的考虑舒适度和用能替代的综合能源市场主从博弈交易方法，其特征在于：所述步骤1交易主体分解原则为：

1‑1)、在传统电能交易的基础上考虑了热能交易，满足用户的多能需求；三个利益相关者参与市场交易以实现利益最大化，而利益相关者的不同身份增加了市场交易的复杂性；

在该综合能源市场中，每个交易主体根据接收到的外部信息进行理性判断，通过自身状态的变化对外部信息做出响应，通过与其他交易主体的信息交换和自身策略改变来完成任务需求；

1‑2)、综合能源运营商作为源、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，以低买高卖的模式，从新能源生产商购买电能、热能源，并出售给用能侧，赚取中间差价，必要时与电网交互以保持系统供需平衡；在能源交易过程中，综合能源运营商需要承担因价格波动、供需不平衡而带来的风险；当新能源生产商输出电功率高于系统需求时，综合能源运营商要把多余的电能出售给上级电网；反之，综合能源运营商须高价从电网购电；由于热能远距离传输的能量损耗较大，设定热能主要由本区域机组就地提供；此外，综合能源运营商需要承担供热中断的惩罚费用；

1‑3)、新能源生产商机组包括燃气发电机及余热回收装置组成的热电联产机组和燃气锅炉，所述新能源包括天然气、风电和光伏；热电联产发电的同时产生的低品位热通过余热回收装置向用户供热，使能量梯级利用，燃气锅炉供热对热电联产供热进行补充，能够减少热电耦合的不利影响；

1‑4)、考虑到本区域用户功率等级较低且柔性负荷数量较多，分布分散，引入负荷聚合商将一批具有综合需求响应能力的用户聚合到一起，以便统一调度，参与市场交易；用户能够根据给定价格做出电热负荷的用能调整，同时安装有电转热设备能够做出用能替代以便灵活用能；考虑用户的电热舒适度，并在优化目标中加入可量化的舒适度，明确用能策略对购能约束和舒适度的影响。

3.根据权利要求1所述的考虑舒适度和用能替代的综合能源市场主从博弈交易方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程如下：综合能源运营商连接批发和零售市场，根据供需关系和市场信息制定购、售电价、热价，提升自己的目标：式中，T表示总时段数，Δt表示时间长度， 表示第t时段向用户售能的收入，表示向生产商购能的约束， 表示与电网交互约束，需要向电网购电时其值大于0时，余电上网时其值小于0，表示供热中断惩罚费用；

se

和 分别为t时刻用户的电、热功率，Pt 和 为生产商的电、热输出功率，和 分别表示t时刻给定生产商和用户侧的电/热能价格， 和 分别表示t时刻电网的上网和售电电价，Hh表示供热中断惩罚系数；为了保证系统正常运行和问题的合理性，应使价格满足如下要求：gb se gs gb ue gs

rt ＜rt ＜rt ,rt ＜rt ＜rt                  (6)h,min sh h,max h,min uh h,maxrt ＜rt ＜rt ,rt ＜rt ＜rt              (7)h,min h,max

其中，rt ，rt 分别为热能最低和最高价格限制；此外，售电(热)价格还要满足以下要求：e,min ue e,max

rt ＜rt ＜rt                    (8)h,min sh h,max

rt ＜rt ＜rt                  (9)。

4.根据权利要求1所述的考虑舒适度和用能替代的综合能源市场主从博弈交易方法，其特征在于：所述步骤4的具体过程如下：

4‑1)、新能源生产商在综合能源运营商给定的购电价、热价的基础上，确定最优电能和热能出力，以期目标最大化，表示为：se ue uh

式中，Δt表示时间长度，Pt 和 为生产商售出的电、热功率，rt 和rt 分别表示t时刻向IEO售电、售热价格， 为系统的碳交易约束， 为生产电能和热能的燃料成本；

4‑2)、新能源生产商燃料成本

根据产能设备变工况效率特性，将输出功率与燃料成本之间的关系用二次函数的形式表示为:chp

式中，Pt 和 分别表示t时刻CHP的输出电功率和锅炉的输出热功率，表示内燃发电机/锅炉的自身特性系数；

chp

余热回收量和输出电功率Pt 的关系可以表示为:记为：

生产侧输出的总热量：

生产侧输出的总电量：

L

式中， 分别表示t时刻风电、光伏的输出电功率，η表示余热回收设备的能量chp损失率，η 表示CHP系统内燃发电机中天然气的能量转化效率；

此外，内燃发电机和锅炉t时刻的出力需满足:(1)设备爬坡要求

(2)功率幅值要求

chp chp,max

0≤Pt ≤Pt                    (17)chp,max

式中，Pt 和 分别表示内燃发电机和锅炉的最大出力；

4‑3)新能源生产商碳交易约束

引入碳交易来控制碳排放，当生产商的实际碳排放量大于分到碳排放额度时，需从碳交易市场购买超出部分；反之可以出售剩余的额度获利；

所述综合能源系统中的碳排放源包括燃气锅炉、CHP机组两部分；

系统的碳交易约束如下：

其中， 为碳交易市场价格，Eh为系

统的实际碳排放量， 为初始碳排放分配量， 和 分别为CHP机组和燃气锅炉的初始碳排放分配额；

CHP发电并额外提供热能，将其发电量折算成供热量，并根据总的等效发热量分配碳排放配额，即：燃气锅炉提供热能，采用碳排放配额与其供热量成比例的模型，即：chp

Pt 为单台CHP机组的供电量； 为发电量折算成热量的折算系数，取6MJ/(kW·h)；

为GB机组的供热量， 和 分别为CHP机组和GB机组单位供热量的碳排放配额。

5.根据权利要求1所述的考虑舒适度和用能替代的综合能源市场主从博弈交易方法，其特征在于：所述步骤5的具体过程如下：

5‑1)、考虑用户综合需求响应的效用模型

用户侧根据运营商给定的价格信号优化可平移电负荷和购买的热负荷，用户侧安装有能量转换设备空调，居民所需取暖热负荷可以从运营商处直接购买，也可以通过购买电能经能量转换设备转换成热能来满足热能需求；选择何种用热方式受电、热两种能源的相对价格的影响，目标函数为最大化消费者剩余，即用户的舒适度和用能约束之差：e h

ft为用户用电舒适度大小，ft为用户用热舒适度大小， 为用户向运营商购能的约束；

5‑2)用户用电舒适度

ue

Pt 为用户购买的电负荷，包含两部分，表达式如下：ue l c

Pt ＝Pt+Pt                      (24)l fl sl

其中，Pt＝Pt +Pt     (25)l c l fl

Pt 为直接用电负荷，Pt为用于空调制热的电负荷；Pt也包含两部分，Pt 为固定电负sl荷，即用电时间固定的负荷；Pt 为可平移电负荷，用户根据电价灵活调整用能时间；可平移电负荷需要满足以下要求：l l,max

0≤Pt≤Pt                      (26)l,max

式中,Pt 表示t时刻的可平移负荷的上限；

用电舒适度大小用二次函数来表示为：

式中，βe,αe分别表示对消费电能的偏好系数，可以反映出用户对电能的需求偏好并影响需求量的大小；

居民用热负荷包括从运营商处直接购买的热负荷，和购买电负荷经能量转换设备转换成的热负荷；设定用户的热负荷为二者之和，认为热负荷用于取暖时室温在短时间内发生变化并达到稳定，且该处理不影响主要问题的研究；用户用热表达式为：c

为用户购买的热负荷总量， 为所有用热负荷，η为空调制热效率；

综合考虑环境因素及人的因素的影响，采用PMV指标用来预测不同环境下身体的热感觉；PMV表达式如下：式中：M为人体能量代谢率；W为人体所作的机械功率；fcl为人体覆盖服装面积与裸露面积之比；hc为表面传热系数；Pa为人体周围空气的水蒸气分压力；ta，tr，tcl分别为人体周围空气温度、室内平均辐射温度和服装外表面温度；

人对热环境不满意的百分数指标PPD与PMV的关系式为：建立如下函数来描述用户的不满意程度的大小：C(ta)＝σhPPD(ta)                        (31)其中，σh为不满意百分比‑不满意程度的常系数；

将公式(29)中ta外的参数设为常量得到PMV与人体周围空气温度ta，即室内温度Tin,t的关系，进而把式(31)用MATLAB进行二次拟合，得到热不舒适大小：θ1,θ2,θ3为曲线拟合系数，为与用电舒适度保持一致，把热不舒适大小转化成热舒适大小形式，即室内温度与热负荷的关系如下：

2 4

式中，S为供热面积，m ；μ为单位供热面积单位温差下室内热量损失，取1.037×10J/

2 5 2

(m·℃)；C为单位供热面积下的热容，取1.63×10J/(m·℃)；Tin,t,Tout,t分别为t时室内和室外温度；

根据式(34)，温度可折算成用户需要的热负荷量，记为 即用户的用热舒适度量化为:θ1,θ2,θ3分别为1.7509，‑87.416，1069.1，残差模为0.075649，拟合结果的误差在可接受的范围内，λ取30。

6.根据权利要求1所述的考虑舒适度和用能替代的综合能源市场主从博弈交易方法，其特征在于：所述步骤的具体过程为：

6‑1)、根据步骤3～5所述的模型可知，领导者的目标函数为公式(1)，策略满足要求公式(6～9)；跟随者1的目标函数为公式(11)，策略满足要求公式(15～18)；跟随者2的目标函数为公式(23)，策略满足要求公式(24)，每个参与者的策略集都是非空紧凸集；

6‑2)、证明当领导者的策略给定以后，所有跟随者存在唯一最优解；

6‑2‑1)、对生产侧的目标函数(1)分别求 的一阶偏导数：其中，kc、kh分别为CHP机组和燃气锅炉的实际单位碳排放量；

令一阶偏导数等于0，得到极值点：

求 的二阶偏导，得到生产侧目标函数的海塞矩阵为：矩阵是负定的，目标函数存在极大值点；因此，当领导者给定价格以后，新能源生产商存在唯一最优解；

6‑2‑2)、对用户侧的目标函数(23)分别求 的一阶偏导数:令一阶偏导数等于0，得到

再求关于 的二阶偏导数，得到

所述负荷聚合商目标函数的海塞矩阵为：

矩阵是负定的，目标函数存在极大值点；因此，当领导者给定价格以后，负荷聚合商存在唯一最优解；

6‑3)、证明当跟随者的策略给定后，领导者存在唯一最优解：设此时需要向电网购电且供热不足，并将跟随者的一组极值点代入IEO目标函数；对se sh ue uhIEO的目标函数(11)分别求rt ,rt ,rt ,rt 的一阶偏导数：se sh ue uh

继续求rt ,rt ,rt ,rt 的二阶偏导数，得到海塞矩阵：矩阵是负定的，目标函数存在极大值点；当跟随者取其他极值点时，证明过程类似，也可证明领导者存在唯一最优解。

7.根据权利要求1所述的考虑舒适度和用能替代的综合能源市场主从博弈交易方法，其特征在于：所述步骤7的具体过程如下：IEO作为博弈的领导者，确定购、售电价、热价，向下层发布价格信号；生产侧和负荷聚合商作为跟随者，把IEO给定的价格带入自身的模型中，优化电热出力和用能需求，并向上层上传功率信息，博弈参与者都期望自身目标最大化，多次循环迭代，直至得到博弈纳什均衡解；若 为主从博弈均衡解，需满足