多场景下局域综合能源系统的协同运行优化与多元互动博弈

基本信息
批准号:71801021
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:18.00
负责人:郑宇
学科分类:
依托单位:长沙理工大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:David John Hill,宋越,唐志远,张聪冲,罗翼婷,侯佳伟
关键词:
优化方法算法设计模型与算法差分进化算法
结项摘要

With the development of smart grid technology and the coupling of multiple energy systems, local integrated energy system will have huge potential to promote local consumption of renewable energy and increase energy efficiency. If system operators possess energy conversion facilicities, energy storage system, and other controllable resources, they will have more options for energy acquisition and distribution. Therefore, although integrated energy system operators struggle with the growing complexity presented by the integration of multiple energy systems, there are also new economic opportunities that are increased by the ability to provide auxiliary services with controllable resources. However, the related theoretical literature from the view of multiple participant and uncertainties to study the optimal operation is not sufficient at present. This project intends to present an optimal operation method for local integrated energy system based on optimal integrated energy flow, coordinated optimal operation, and game theory based interaction, to explore theoretically the optimal dispatching of distributed controllable resources and the cooperation among multiple participants. Firstly, based on the modeling of multiple energy systems and energy hub, the optimal integrated energy flow problem will be determined with convex relaxation. Secondly, taking into account significant energy system uncertainties, a he optimal operation of local integrated energy systems will be developed and solved in a two-level framework making comprehensive operational plan in day-ahead operation and compensating energy gap in real-time operation. a two-level optimal operation frame work will be proposed including day-ahead and real-time schemes. Time scales, optimization problems and solving algorithms will be determined for the two levels, respectively. Finally, game theory is introduced in this project to investigate the interactions among agents. The agents are built as players who are willing to minimize their payoff functions in the proposed game. Nash equilibrium is the best strategy for the players and will be proved to be existed. Such equilibrium will be solved by an iterative distributed optimization algorithm. This project aims to provide a comprehensive and optimal solution for the operation of local integrated energy system to expliot the flexibility of the coupling of multiple energy systems and promote the wide application of integrated energy system.

随着多能耦合的加深和智能电网技术的发展,局域综合能源系统将成为推动可再生能源就近消纳,提高综合能源效率的重要抓手,但是目前对于综合能源系统优化调度的研究才刚刚兴起,难以应对多能协同和多主体协调的运行要求。针对这一现状,本项目提出多场景下局域综合能源系统的协同运行优化与多元互动博弈方法,从综合能源最优潮流、协同优化运行、多主体博弈三个层面开展关键技术突破:在基础模型开发上建立高效的综合能源系统最优潮流计算方法;在协同运行方面提出多场景下的日前-实时的优化运行方法,设置不同的时间尺度、目标函数和求解算法,从而应对多元不确定性,最大化综合运行效率;在多元互动方面,提出考虑多参与主体的系统运行博弈模型;提出趋向均衡点的分布式优化方法,从而实现多参与主体协同控制的目标。项目研究成果有望深入挖掘系统多能耦合灵活性,源网荷储互补性,满足社会高效用能的要求,推动综合能源系统的推广和应用。

项目摘要

我国低碳能源转型下,局域综合能源系统是推动可再生能源就近消纳,提高综合能源效率的重要抓手,但是对于综合能源系统优化调度的研究还没有形成体系,难以应对多能协同和多主体协调的运行要求。本项目建立了能源转换技术路径评估模型,提出了相应的评价指标;研究了综合能源系统中多能源主体及综合能源交易平台的运营体制、商业模式和协调机制,搭建了局域能源互联网的市场方式及多能源市场交易协调互动机制;提出了基于博弈理论的综合能源系统多主体互动协同的广义描述方法,进行了局域综合能源系统的多主体均衡分析并探索了多元用户新型交易方式。具体开展的创新研究成果包括【创新点1】针对具备多能耦合、源网荷储协同能力的局域综合能源系统,提出在多场景下的局域综合能源系统优化运行方法和多元参与者互动博弈理论,解决系统的最优运行和多主体互动问题。【创新点2】分析多参与主体的收益、成本互动关系,其次建立系统运行的博弈模型,得到运行均衡点,提出自趋优的协同控制方法,并进行灵敏度分析,从而实现多参与主体协同控制的目标。【创新点3】在碳达峰、中和背景下,考虑多类型储能系统及绿色能源发展场景,新增氢-电耦合模型,同时在目标函数中中建立碳排放指标,提高优化模型完整性,针对园区等场景提出规划及运行策略。截至2021年12月,本项目共发表SCI论文7篇,申请实用新型专利2项。课题组成员入选湖南省“青年百人计划”、申报湖南省科技人才专项—湖湘青年英才 1 项、申报并获批中央引导地方科技发展专项资金项目1 项。本项目的研究成果已成功应用于园区的智慧管理,创新的搭建了运营管理者和用户的互动博弈模型。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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