1.基于多主体双层博弈的园区综合能源系统调度方法,其特征在于,包括:构建能‑碳协同市场机制;其中,所述能‑碳协同市场机制中,同时进行能源交易和碳交易的决策,将碳市场交易时间离散化,与能源交易时间尺度一致;
在所述能‑碳协同市场机制下,考虑多个园区综合能源系统主体的电能、热能和碳配额议价交易行为,基于纳什议价理论建立多主体能‑碳协同双层博弈模型;其中,所述多主体能‑碳协同双层博弈模型中,单个主体内部采用主从博弈模型,利用负荷节点边际碳价引导源‑荷双侧能源交易均衡;多主体之间基于纳什议价理论的合作博弈模型实现能‑碳交易的帕累托最优解;
以运行成本和碳排放惩罚成本最小为目标函数,求解所述多主体能‑碳协同双层博弈模型,得到园区综合能源系统的调度策略;借助所述调度策略进行园区综合能源系统的调度;
所述园区综合能源系统内部,通过价格信号实现源侧向荷侧能‑碳信息的传递,将碳排放强度归算到荷侧,在得到每个负荷节点对应碳势的基础上,制定考虑碳势增长率的负荷节点边际碳价策略,将抽象碳势转化为用户直观接收的价格;
碳排放流模型包括电力系统碳排放流模型,天然气系统碳排放流模型,热力系统碳排放流模型,能量耦合设备的碳排放流模型;其中,所述能量耦合设备分为单输入‑单输出设备和单输入‑多输出设备;
所述热力系统碳排放流模型为:
式中:上标h表示热力系统; 为热力系统节点n的集合; 为热力管道的集合;
和 分别为供热和回流节点在t时段的NCI; 和 分别为供热管道和回流管道在t时段的BCI; 和 分别为供热管道(k,n)在t时段的入口温度和出口温度; 和分别为回流管道(n,k)在t时段的入口温度和出口温度; 和 分别为热网管道(k,n)和(n,k)中的供热流量和回流流量; 为热力管网中液体的比热容;
基于产能机组耗量特性,采用二次函数表征碳价,通过负荷节点碳势反映碳价的增长率:式中: 为负荷能源种类的集合,包括电负荷、热负荷和气负荷;D为负荷节点的集合;
为负荷d在t时刻 类能源的NCI; 为负荷d在t时刻 类能源的碳价; 和 分别为碳价二次和一次项系数;
建立考虑负荷节点碳势增长率的定价策略:
式中: 为负荷d在t时段 类能源的售价; 为负荷d在t时段 类能源的初始价格;
为评价定价策略的优劣,基于用能方式满意度和用能支出满意度定义用户满意度指标;
所述主从博弈模型中源侧的目标函数为:
;
;
;
;
;
式中: 为主体i的总成本; 为含交易成本的主体i的运营成本; 为主体i碳排放量超出碳配额部分支付的惩罚成本; 和 分别为主体i的购能成本函数和售能收益函数; 为主体i的失负荷惩罚成本; 和 分别为主体i和主体j的交易成本函数和过网费用成本函数; 和 分别为主体i在t时段从电网购买的购电量和从气源购买的购气量; 为主体i在t时段向上层电网出售的电能; 、 和 分别为主体i在t时段失电、热和气负荷量; 、 和 分别为主体i在时段t与主体j交易电能、热能和碳配额的交易量; 、 和 分别为主体i在时段t与主体j交易电能、热能和碳配额对应的交易价格; 和 分别为主体i分配的免费碳配额和实际碳排放量; 为主体i和主体j之间交易的碳配额总量; 为碳排放量超额惩罚系数; 和 分别为上层能源网购能的电价和气价; 为主体向上层电网售能的电价;
所述主从博弈模型中荷侧的目标函数为:
式中: 为用户i的购能成本; 、 和 分别表示优化后的电负荷、气负荷和热负荷;
基于改进的交替方向乘子算法,求解所述多主体能‑碳协同双层博弈模型;所述改进的交替方向乘子算法中,在经典交替方向乘子算法基础上引入1/2次方乘子,对拉格朗日乘子进行了两次迭代,在两个主体双向交互过程中,当两个主体信息正向传递时,在原始对偶变量基础上增加1/2次方乘子惩罚项,并将其用于本轮反向传递信息的迭代更新;当两个主体信息反向传递时1/2次方乘子,在1/2次方乘子对偶变量基础上再增加1/2次方乘子惩罚项,并用于下一轮迭代更新;同时,在惩罚参数上附加一个松弛因子,以保证迭代格式收敛。
2.如权利要求1所述的基于多主体双层博弈的园区综合能源系统调度方法,其特征在于,基于碳排放流理论,所述园区综合能源系统中的CO2由源侧产生后,随着能量的流动过程在所述园区综合能源系统中传输与转化,最终由荷侧消费。
3.如权利要求1所述的基于多主体双层博弈的园区综合能源系统调度方法,其特征在于,约束条件包括碳配额约束、能源子系统约束和耦合设备约束。
4.如权利要求1所述的基于多主体双层博弈的园区综合能源系统调度方法,其特征在于,所述合作博弈模型为:;
式中: 为主体i参与合作博弈后的运行成本; 为主体i参与合作博弈前的运行成本,也即合作博弈的谈判破裂点; 表示主体i参与合作博弈后获得的成本下降值。
5.基于多主体双层博弈的园区综合能源系统调度系统,其特征在于,包括:市场机制构建模块,被配置为:构建能‑碳协同市场机制;其中,所述能‑碳协同市场机制中,同时进行能源交易和碳交易的决策,将碳市场交易时间离散化,与能源交易时间尺度一致;
博弈模型构建模块,被配置为:在所述能‑碳协同市场机制下,考虑多个园区综合能源系统主体的电能、热能和碳配额议价交易行为,基于纳什议价理论建立多主体能‑碳协同双层博弈模型;其中,所述多主体能‑碳协同双层博弈模型中,单个主体内部采用主从博弈模型,利用负荷节点边际碳价引导源‑荷双侧能源交易均衡;多主体之间基于纳什议价理论的合作博弈模型实现能‑碳交易的帕累托最优解;
调度模块,被配置为:以运行成本和碳排放惩罚成本最小为目标函数,求解所述多主体能‑碳协同双层博弈模型,得到园区综合能源系统的调度策略;借助所述调度策略进行园区综合能源系统的调度;
所述园区综合能源系统内部,通过价格信号实现源侧向荷侧能‑碳信息的传递,将碳排放强度归算到荷侧,在得到每个负荷节点对应碳势的基础上,制定考虑碳势增长率的负荷节点边际碳价策略,将抽象碳势转化为用户直观接收的价格;
碳排放流模型包括电力系统碳排放流模型,天然气系统碳排放流模型,热力系统碳排放流模型,能量耦合设备的碳排放流模型;其中,所述能量耦合设备分为单输入‑单输出设备和单输入‑多输出设备;
所述热力系统碳排放流模型为:
式中:上标h表示热力系统; 为热力系统节点n的集合; 为热力管道的集合;
和 分别为供热和回流节点在t时段的NCI; 和 分别为供热管道和回流管道在t时段的BCI; 和 分别为供热管道(k,n)在t时段的入口温度和出口温度; 和分别为回流管道(n,k)在t时段的入口温度和出口温度; 和 分别为热网管道(k,n)和(n,k)中的供热流量和回流流量; 为热力管网中液体的比热容;
基于产能机组耗量特性,采用二次函数表征碳价,通过负荷节点碳势反映碳价的增长率:式中: 为负荷能源种类的集合,包括电负荷、热负荷和气负荷;D为负荷节点的集合;
为负荷d在t时刻 类能源的NCI; 为负荷d在t时刻 类能源的碳价; 和 分别为碳价二次和一次项系数;
建立考虑负荷节点碳势增长率的定价策略:
式中: 为负荷d在t时段 类能源的售价; 为负荷d在t时段 类能源的初始价格;
为评价定价策略的优劣,基于用能方式满意度和用能支出满意度定义用户满意度指标;
所述主从博弈模型中源侧的目标函数为:
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式中: 为主体i的总成本; 为含交易成本的主体i的运营成本; 为主体i碳排放量超出碳配额部分支付的惩罚成本; 和 分别为主体i的购能成本函数和售能收益函数; 为主体i的失负荷惩罚成本; 和 分别为主体i和主体j的交易成本函数和过网费用成本函数; 和 分别为主体i在t时段从电网购买的购电量和从气源购买的购气量; 为主体i在t时段向上层电网出售的电能; 、 和 分别为主体i在t时段失电、热和气负荷量; 、 和 分别为主体i在时段t与主体j交易电能、热能和碳配额的交易量; 、 和 分别为主体i在时段t与主体j交易电能、热能和碳配额对应的交易价格; 和 分别为主体i分配的免费碳配额和实际碳排放量; 为主体i和主体j之间交易的碳配额总量; 为碳排放量超额惩罚系数; 和 分别为上层能源网购能的电价和气价; 为主体向上层电网售能的电价;
所述主从博弈模型中荷侧的目标函数为:
式中: 为用户i的购能成本; 、 和 分别表示优化后的电负荷、气负荷和热负荷;
基于改进的交替方向乘子算法,求解所述多主体能‑碳协同双层博弈模型;所述改进的交替方向乘子算法中,在经典交替方向乘子算法基础上引入1/2次方乘子,对拉格朗日乘子进行了两次迭代,在两个主体双向交互过程中,当两个主体信息正向传递时,在原始对偶变量基础上增加1/2次方乘子惩罚项,并将其用于本轮反向传递信息的迭代更新;当两个主体信息反向传递时1/2次方乘子,在1/2次方乘子对偶变量基础上再增加1/2次方乘子惩罚项,并用于下一轮迭代更新;同时,在惩罚参数上附加一个松弛因子,以保证迭代格式收敛。
6.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现了如权利要求1‑4任一项所述的基于多主体双层博弈的园区综合能源系统调度方法的步骤。
7.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1‑4任一项所述的基于多主体双层博弈的园区综合能源系统调度方法的步骤。