基于多维度博弈的园区碳资产交易管理方法及系统与流程

本文件涉及电能交易以及碳排放权交易，尤其涉及一种基于多维度博弈的园区碳资产交易管理方法及系统。

背景技术：

1、随着多主体多园区联合模式的发展，以电力市场为核心，实现多市场融合，协调各主体利益关系显得尤为重要。当前我国碳市场、绿证市场与电力市场呈现相辅相成的发展态势，绿色电力证书(green certificate trading,gct)、碳排放权(carbon emissiontrading,cet)等产品并存我国经济持续高速发展。然而以电、碳、绿证市场规则的不同使不同交易市场之间的边界模糊，应根据实际情况搭建多市场协调运营体系，减少碳排放，提高园区风光消纳的能力。与此同时，考虑到联合状态下各园区收益分配均衡性影响园区间合作意愿程度，平衡好各园区收益对于激发园区参与联合调度的积极性具有重要意义。

2、博弈理论通过协调各参与主体的行为来优化各主体决策，以寻求能实现所有参与主体收益最大化的策略，可用于综合能源系统中园区多主体合作利益分配问题。针对单一博弈模型无法兼顾中间运营商与多园区综合能源系统以及多个园区系统之间的多阶段交易的利益分配问题，目前已有的双重博弈方法也仅考虑各园区之间或多园区与中间运营商的博弈。

技术实现思路

1、本说明书一个或多个实施例提供了一种基于多维度博弈的园区碳资产交易管理方法，包括：

2、建立多个园区间第一层能源交易框架，以园区收益最大值为目标，通过纳什博弈得到多园区合作的均衡解；

3、在园区与中间运营商之间建立第二层能源交易框架，以中间运营商收益最大为目标，通过主从博弈得到第一最优策略点；

4、在中间运营商与上级电网和高载能负荷间建立碳-绿证交易框架，以中间运营商收益最大为目标，通过演化博弈得到第二最优策略点；

5、通过kkt条件将三个阶段目标得到的均衡解、第一最优策略点和第二最优策略点进行统筹，以中间运营商收益最大化为目标，求解得到最优交易策略。

6、进一步地，所述建立多个园区间第一层能源交易框架，以园区收益最大值为目标，通过纳什博弈得到多园区合作的均衡解具体方法为：

7、以园区收益最大值为目标建立目标函数，具体如下：

8、

9、其中为与其他园区运营商进行交互的收益，为该园区运营商的发电成本，为该园区运营商的购电成本，为绿色证书交易成本，为碳交易成本，为需求侧响应成本，为其他成本，具体包括过网费、机组维护成本和储能运行成本；

10、根据碳排放配额以及碳交易价格构建各园区间nash纳什谈判模型，通过求得多园区合作的均衡解如下式所示，由此可求得多园区合作的均衡解：

11、

12、其中，表示第i个园区谈判破裂点，表示通过合作博弈第i个园区提升效益。

13、进一步地，所述碳排放配额以及碳交易价格为所述碳交易成本，具体计算方法如下：

14、

15、其中，为园区i碳排放量，e0，i为综合能源园区i的无偿碳配额，为市场上单位碳排放量价格，eoff，i表示抵消的碳排放量。

16、进一步地，所述在园区与中间运营商之间建立第二层能源交易框架，以中间运营商收益最大为目标，通过主从博弈得到第一最优策略点具体方法为：

17、以中间运营商的收益最大建立目标函数，具体如下：

18、

19、其中，iio为中间运营商的收益，分别为中间运营商向外部电网的售电价以及向园区集群的售电价格，分别为中间运营商向上级电网的买电价以及向园区集群的买电价格，分别为第i个园区与上下级网络的售电量与购电量；

20、根据各园区和中间运营商决策的先后顺序，形成主从博弈框架，中间运营商为领导者，各园区为跟随者，所述主从博弈模型具体如下：

21、

22、分别为中间运营商io购售电价；分别为园区pies向中间运营商io的购售电量。

23、进一步地，在博弈过程中，当中间运营商与园区都不能通过改变自身策略来获取更大利益时，说明该博弈达到了均衡，得到第一最优策略点。

24、进一步地，所述在中间运营商与上级电网和高载能负荷间建立碳-绿证交易框架，以中间运营商收益最大为目标，通过演化博弈得到第二最优策略点具体方法为：

25、综合考虑各独立园区、中间运营商收益，中间运营商与上级电网、其他中间运营商或高载能负荷进行演化博弈，以中间运营商收益最大建立目标函数，具体为：

26、

27、其中，分别为中间运营商向外部电网的售电价以及向高载能负荷的售电价格，分别为中间运营商向上级电网的购电价格以及向高载能负荷的买电价格，分别为中间运营商与上下级网络的售电量与购电量；

28、通过演化博弈求出多个策略点，在多个策略点中选择第二最优策略点从而达到目标。

29、进一步地，所述通过kkt条件将三个阶段目标得到的均衡解、第一最优策略点和第二最优策略点进行统筹，以中间运营商收益最大化为目标，求解得到最优交易策略具体方法为：

30、将所述纳什博弈、主从博弈和演化博弈构建的模型通过kkt条件统筹，采用二阶锥松弛算法并引入变惩罚系数进行精确求解：

31、

32、其中m为迭代次数，ε为大于0的常数，χ为大于1的常数，λ表示参与度。

33、本说明书一个或多个实施例提供了一种基于多维度博弈的园区碳资产交易管理系统，包括：

34、第一博弈模块：用于建立多个园区间第一层能源交易框架，以园区收益最大值为目标，通过纳什博弈得到多园区合作的均衡解；

35、第二博弈模块：用于在园区与中间运营商之间建立第二层能源交易框架，以中间运营商收益最大为目标，通过主从博弈得到第一最优策略点；

36、第三博弈模块：用于在中间运营商与上级电网和高载能负荷间建立碳-绿证交易框架，以中间运营商收益最大为目标，通过演化博弈得到第二最优策略点；

37、综合博弈模块：用于通过kkt条件将三个阶段目标得到的均衡解、第一最优策略点和第二最优策略点进行统筹，以中间运营商收益最大化为目标，求解得到最优交易策略。

38、进一步地，所述第一博弈模块具体用于：

39、以园区收益最大值为目标建立目标函数，具体如下：

40、

41、其中为与其他园区运营商进行交互的收益，为该园区运营商的发电成本，为该园区运营商的购电成本，为绿色证书交易成本，为碳交易成本，为需求侧响应成本，为其他成本，具体包括过网费、机组维护成本和储能运行成本；

42、根据碳排放配额以及碳交易价格构建各园区间nash纳什谈判模型，通过求得多园区合作的均衡解如下式所示，由此求得多园区合作的均衡解：

43、

44、其中，表示第i个园区谈判破裂点，表示通过合作博弈第i个园区提升效益。

45、进一步地，所述碳排放配额以及碳交易价格为所述碳交易成本，具体计算方法如下：

46、

47、其中，为园区i碳排放量，e0，i为综合能源园区i的无偿碳配额，为市场上单位碳排放量价格，eoff，i表示抵消的碳排放量。

48、进一步地，所述第二博弈模块具体用于：

49、以中间运营商的收益最大建立目标函数，具体如下：

50、

51、其中，iio为中间运营商的收益，分别为中间运营商向外部电网的售电价以及向园区集群的售电价格，分别为中间运营商向上级电网的买电价以及向园区集群的买电价格，分别为第i个园区与上下级网络的售电量与购电量；

52、根据各园区和中间运营商决策的先后顺序，形成主从博弈框架，中间运营商为领导者，各园区为跟随者，所述主从博弈模型具体如下：

53、

54、分别为中间运营商io购售电价；分别为园区pies向中间运营商io的购售电量。

55、进一步地，在博弈过程中，当中间运营商与园区都不能通过改变自身策略来获取更大利益时，说明该博弈达到了均衡，得到第一最优策略点。

56、进一步地，所述第三博弈模块具体用于：

57、综合考虑各独立园区、中间运营商收益，中间运营商与上级电网、其他中间运营商或高载能负荷进行演化博弈，以中间运营商收益最大建立目标函数，具体为：

58、

59、其中，分别为中间运营商向外部电网的售电价以及向高载能负荷的售电价格，分别为中间运营商向上级电网的购电价格以及向高载能负荷的买电价格，分别为中间运营商与上下级网络的售电量与购电量；

60、通过演化博弈求出多个策略点，在多个策略点中选择最优策略点从而达到目标。

61、进一步地，所述综合博弈模块具体用于：

62、将所述纳什博弈、主从博弈和演化博弈构建的模型通过kkt条件统筹，采用二阶锥松弛算法并引入变惩罚系数进行精确求解：

63、

64、其中m为迭代次数，ε为大于0的常数，χ为大于1的常数，λ表示参与度。

65、本说明书一个或多个实施例提供了一种电子设备，包括：处理器；以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述计算机可执行指令在被执行时使所述处理器实现上述基于多维度博弈的园区碳资产交易管理方法的步骤。

66、本说明书一个或多个实施例提供了一种存储介质，用于存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时实现上述基于多维度博弈的园区碳资产交易管理方法的步骤。

67、采用本发明实施例，针对不同的博弈主体进行独立建模，能够精确分析出各个主体电能交易与证书交易的规律；在中间运营商与各园区的双重博弈基础上考虑中间运营商与上级电网、高载能负荷的博弈模型，基本电能交易基础上引入cet与gct证书的交易，扩充了中间运营商面临的竞争市场，保证各园区收益均衡的同时使得中间运营商在双边博弈中的收益最大化。

68、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。