考虑用户互动的综合能源服务商定价机制及优化运营策略研究

The energy revolution on both clean energy substitute and integrated energy utilization is imperative. A lot of integrated energy users with the ability of generation and reproduction abound in the power receiving ends. As the middle institution between the upstream market and the downstream users, the integrated energy facilitator becomes an important composition in energy revolution. However, its operational modes and strategies are far from maturity. Based on the shortcoming of current research, this subject develops a pricing mechanism and operation strategies for integrated energy facilitators. Firstly, based on the idea of classified modularization, using the modeling experience of microgrid, energy hub, demand response for reference, the unified model of integrated energy users is established; Secondly, considering the interaction of users, the retail pricing method of natural gas and electricity under the master-slavery framework is proposed, and the iterative method with incomplete information is presented. Thirdly, the complementary potential of users is investigated, the cooperative strategy of integrated energy facilitator and users is proposed. Based on cooperative game theory, the united operation model and benefit allocation method of integrated energy facilitator and users are presented. The research results will improve the accommodation of renewable energy and enhance the efficiency of energy utilization. In addition, they provide decision and theoretical basis for power retail companies and integrated energy facilitators.

以清洁能源替代和综合能源利用为核心的能源革命势在必行，受端网络将出现大批有生产和再分配转化能力的综合能源用户。作为连接上流市场与下游用户的中间机构，综合能源服务商是能源革命驱动的重要组成部分，但其运营模式及运营策略尚未成熟。针对此不足，本课题拟提出考虑用户互动的综合能源服务商定价机制和优化运营策略。首先，基于分类模块化建模的思想，借鉴微电网、能量路由器、电负荷响应的建模经验，建立综合能源用户的统一模型；其次，充分考虑用户的互动，基于主从博弈框架，提出综合能源服务商对电、天然气的零售定价模型，给出非完全信息下的迭代求解方法；最后，深度挖掘用户的互补潜力，提出服务商与部分互补用户合作运营的策略，基于合作博弈理论，给出综合能源服务商与用户的合作运营模型及利益分配方法。研究成果将对可再生能源的消纳，能源综合效率的提高具有重要的意义，将为售电公司、综合能源服务商的运营提供重要的理论与决策依据。

随着煤炭、石油等不可再生能源的日益开发利用，能源需求与能源供应、能源开发与环境保护等矛盾逐渐凸显，以清洁能源替代和综合能源利用为核心的能源革命势在必行。综合能源服务商作为连接上流市场与下游用户的中间机构，是能源革命驱动的重要组成部分。因此，如何考虑综合能源服务商的运营模式及运营策略，建立综合能源用户的统一模型，进而考虑用户互动建立综合能源服务商定价机制和优化运营策略是本项目旨在解决的核心问题。.本项目首先分析了综合能源用户系统设备装置数学建模及内部能源的形态平衡特性，基于分类模块化建模的思想，而建立起综合能源用户的统一模型。特别是针对一类含有燃气轮机、热泵等设备的综合能源微网，提出一种共享储能动态容量租赁的模式，建立共享储能与多综合能源微网协同运行的双层优化模型，并基于纳什议价方法对不同微网的利益进行分配，为解决共享储能的容量配置与分配问题提供重要参考方案。.其次，充分考虑用户的互动，基于主从博弈框架，提出综合能源服务商对电、天然气的零售定价模型，给出非完全信息下的迭代求解方法；重点聚焦于微电网和用户的动态博弈过程，建立基于广义斯塔克尔伯格博弈的微电网能源管理模型，通过投影算法和最佳响应算法求解用户之间的广义纳什均衡，进而求解最优电价。模型及算法可适用于电动汽车充电、用户需求侧管理、点对点能源交易等多种场景。.最后，深度挖掘用户的互补潜力，研究在合作博弈理论框架下，多主体参与下的利益分配方法，提出了集中式协调分布式自律计算的算法。针对一类含有分布式电源运营商、云储能运营商以及产消者聚合商的虚拟电厂，构建三者的合作博弈模型，提出基于纳什议价方法的虚拟电厂分布式多运营主体电能交易机制。将议价均衡问题转换为两个子问题，保障各运营主体的隐私安全。.本项目共发表SCI\EI论文10篇 ，培养硕士研究生4名。项目部分研究成果受到国内外专家肯定和好评。