基于主從博弈的社區(qū)綜合能源系統(tǒng)分布式協(xié)同優(yōu)化運行策略(Matlab代碼實現(xiàn)）

發(fā)布時間：2023-06-13 18:21:37

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歡迎來到本博客????

博主優(yōu)勢： 博客內(nèi)容盡量做到思維縝密，邏輯清晰，為了方便讀者。
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> ??座右銘：行百里者，半于九十。
<br/> 本文目錄如下： r/> 目錄/> 1 概述 2 運行結(jié)果 3 參考文獻(xiàn) 4 Matlab代碼實現(xiàn)

1 概述

文獻(xiàn)來源：

高效、清潔、低碳是當(dāng)今世界能源發(fā)展的主流方向。發(fā)展實現(xiàn)能源與信息等領(lǐng)域新技術(shù)深度融

合，適應(yīng)分布式能源發(fā)展、多元化(冷、熱、電、氣等)用能需求等新業(yè)態(tài)的綜合能源系統(tǒng)已成為能源革命的客觀要求與必然選擇[1]。其中，以冷熱電聯(lián) 供(combined cooling heating and power，CCHP)系統(tǒng) 為核心，以“源–網(wǎng)–荷”各環(huán)節(jié)協(xié)同為主要特征的社區(qū)綜合能源系統(tǒng)(community integrated energy system，CIES)，有助于促進(jìn)新能源規(guī)模化開發(fā)，實現(xiàn)不同能源的優(yōu)勢互補，保障社區(qū)內(nèi)部經(jīng)濟(jì)高效用能[2-3]，日益成為研究熱點。

隨著 CIES 的發(fā)展和電力市場的改革，源荷之間的耦合交互愈加明顯，正由傳統(tǒng)的垂直一體式結(jié)構(gòu)

(自上而下)向交互競爭型結(jié)構(gòu)(互相作用)轉(zhuǎn)變[12]。電價不僅會影響負(fù)荷需求，負(fù)荷也會反作用于電價，傳統(tǒng)集中優(yōu)化方法難以描述兩者之間的交互行為。此外，CIES 優(yōu)化屬于一類大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化問題，參數(shù)、變量繁多，集中優(yōu)化對數(shù)據(jù)的傳輸、通信和處理能力要求較高，且不能保護(hù)各主體的信息隱私安全。因此，研究 CIES 分布式優(yōu)化是更合適的選擇，例如博弈論[13]、一致性理論[14-15]、交替方向乘子法[16]、分布式凸交計算[17]等。其中，博弈論是研究當(dāng)多個決策主體之間存在利益關(guān)聯(lián)或沖突時，各主體如何根據(jù)自身能力及所掌握信息，做出合理決策的理論[13]。非合作博弈[18]、討價還價博弈[19]、演化博弈[20]、主從博弈[21]等博弈模型，逐漸應(yīng)用于能源系統(tǒng)的優(yōu)化運行和能量管理等領(lǐng)域。

本文中IER是基于電力市場中售電公司的概念提出的，在電能交易的基礎(chǔ)上又考慮了熱能交易，

滿足用戶的多樣化需求。IER 作為源、荷之間的橋梁，基于供需關(guān)系，日前優(yōu)化購入、售出的電價、熱價，從供能側(cè)購買電、熱等能源，并出售給用能側(cè)，從中賺取收益。IER 這一模式的引入，能夠提供相比電網(wǎng)更加靈活的電價策略，對于引導(dǎo)分布式供能系統(tǒng)參與電力市場競爭、鼓勵中小型社區(qū)用戶科學(xué)用能都具有積極作用。在能源交易過程中，IER同樣需要承擔(dān)因價格波動、供需不平衡而帶來的風(fēng)險。當(dāng) CCHP 輸出電功率無法滿足負(fù)荷需求時，IER必須高價從電網(wǎng)購電。

新能源CCHP系統(tǒng)將新能源發(fā)電與傳統(tǒng)燃料發(fā)電優(yōu)勢互補，基于能量梯級利用的原則，同時滿足

用戶電、熱、冷不同的能量需求，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2 所示。文中新能源包含風(fēng)電、光伏等，并采用最大化消納原則。可控單元包括內(nèi)燃發(fā)電機(jī)、燃?xì)忮仩t。內(nèi)燃機(jī)發(fā)電的同時，缸套水和煙氣中攜帶的熱量可以通過余熱裝置回收再利用，并與燃?xì)忮仩t產(chǎn)生的熱量一起，在冬季經(jīng)熱交換器供熱，或夏季經(jīng)吸收式制冷機(jī)轉(zhuǎn)化為冷量為用戶供冷。基于 IER的報價，運營商優(yōu)化各設(shè)備的逐時出力，以獲得更高的收益。

2 運行結(jié)果

部分代碼：

%燃?xì)獍l(fā)電機(jī)、鍋爐常數(shù)
ae=0.0013;
be=0.16;
ce=0;
ah=0.0005;
bh=0.11;
ch=0;
ce_ave=0.7;%平均電價約束
ch_ave=0.45;%平均熱價約束
n_c=0.8;%熱交換效率
n_ex=0.83; %余熱回收效率
n_ice=0.35; %內(nèi)燃機(jī)發(fā)電效率

%熱儲能
H_storage_max=1500; h_n=0.98;h_charge=0.98;h_discharge=1;%熱儲能容量/自損/充熱/放熱；
%電儲能
E_storage_max=2000; e_n=1;e_charge=0.95;e_discharge=0.95;%電儲能容量/自損/充電/放電;
bggin=1000;%%電儲能
for i=1:24
B(1,i)=bggin+Pcharge(1,i)*e_charge-Pdischarge(1,i); % 0.98為轉(zhuǎn)換率
bggin=B(1,i);
end
begin=1000;%%熱儲能
for i=1:24
L(1,i)=begin*h_n+h_charge*Hti(1,i)-Hto(1,i);%%%熱儲能容量
begin=L(1,i);
end

%約束條件
Constraints =[];
for i=1:24
Constraints=[Constraints,200<=L(1,i)<=H_storage_max];
end
Constraints=[Constraints,L(1,24)>=800];
for i=1:24
Constraints=[Constraints,0<=Hti(1,i)<=200*UHti(1,i)];
Constraints=[Constraints,0<=Hto(1,i)<=150*UHto(1,i)];
end
for i=1:23
Constraints=[Constraints,-300<=Hti(1,i+1)-Hto(1,i+1)-(Hti(1,i)-Hto(1,i))<=200];
end
for i=1:24
Constraints=[Constraints,UHti(1,i)+UHto(1,i)<=1];
end
%% 電儲能容量約束、充電約束、放電約束、狀態(tài)約束、SOC約束
for i=1:24
Constraints=[Constraints,0<=Pcharge(1,i)<=200*UPcharge(1,i)];
Constraints=[Constraints,0<=Pdischarge(1,i)<=200*UPdischarge(1,i)];
end
%% 蓄電池爬坡約束
for i=1:24
if i>0&&i<24
Constraints=[Constraints,-200<=Pcharge(1,i+1)-Pdischarge(1,i+1)-(Pcharge(1,i)-Pdischarge(1,i))<=200];
elseif i==24
Constraints=[Constraints,-200<=Pcharge(1,1)-Pdischarge(1,1)-(Pcharge(1,i)-Pdischarge(1,i))<=200];
end
end
%% 蓄電池充放電約束
for i=1:24
Constraints=[Constraints,UPcharge(1,i)+UPdischarge(1,i)<=1];
end
Constraints=[Constraints,sum(UPcharge(1,1:24)+UPdischarge(1,1:24))<=10];%考慮壽命
Constraints=[Constraints,B(1,24)==1000];
for i=1:24
Constraints=[Constraints,400<=B(1,i)<=1600];
end