基于不完全信息双层博弈的综合能源优化运行方法及系统

本发明属于综合能源优化运行，具体涉及一种基于不完全信息双层博弈的综合能源优化运行方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、随着能源和信息等领域新技术的深度交叉融合，应对分布式能源发展和多样化用能需求等新业态的社区综合能源系统(community integrated energy system，简称cies)已然成为能源革命的客观需求和必然路径，其核心是实现多能互补和级联控制，以实现能源效率最大化或能源成本最小化为目标。但随着需求侧能源供给的多样性提升，且在能源的生产、传输和消耗等环节包含着多个利益主体，主体的利益诉求和自利需求皆有差异，各类主体之间同样存在着复杂的利益交互和不完整的市场信息，如何实现多主体间的制约及平衡成为关键。

3、传统的以单主体决策为主要特征的最优化理论体系已难以克服此困难，，面向这类复杂主体的多目标优化问题，博弈论无疑是攻克关键难题的有力工具，因此，有必要研究不完全信息下多个利益主体交互的综合能源系统的运行。

4、综合需求响应(i ntegrated demand response,简称idr)在协同规划与协调运行方面扮演着越来越重要的角色；idr能通过引导用户调整用能行为，优化负荷曲线轮廓，减少负荷高峰时期的容量需求，从而能延缓甚至减少设备投建；另一方面，idr可促进负荷削峰填谷，提升消纳间歇性可再生能源发电的能力，有利于多能源系统的安全与经济运行。但是，现有的研究更为注重idr的能流情况，而忽略了在此过程中的信息流情况，从而并未有效地贴合现实，需要更加深入地结合博弈论，探讨不完全信息下的结果。

5、据发明人了解，现有研究大多关注综合能源系统单个主体或信息完全下的主从博弈建模及优化调度问题，而未考虑多个参与主体间不完全信息下的利益交互，无法有效实现系统间的能量互补互济。而对于系统内的用能侧不同主体而言，它们需求响应下的指标并非一致或单一，其中同样存在着各自不同的利益诉求，如何确定各决策主体的最佳策略从而平衡和优化系统内有关各方利益是一项极具挑战性的课题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种基于不完全信息双层博弈的综合能源优化运行方法及系统，通过不完全信息博弈模型以及idr理论引导ci es发挥自身多能互补和级联控制的优势，构建双层调度框架，最大化的发挥各主体优势，实现了社区综合能源系统的协同运行以及各主体间的公平能量交易和收益分配。

2、根据一些实施例，本发明的第一方案提供了一种基于不完全信息双层博弈的综合能源优化运行方法，采用如下技术方案：

3、一种基于不完全信息双层博弈的综合能源优化运行方法，包括：

4、获取以社区综合能源运营商为领导者、综合能源生产商和负荷聚合商为跟随者的社区综合能源系统；

5、构建所获取的社区综合能源系统的双层博弈模型；其中，所获取的双层博弈模型包括纵向主从博弈模型和嵌套在所述负荷聚合商内部的横向静态非合作不完全信息博弈模型；

6、基于贝叶斯博弈计算所构建的不完全信息博弈模型的均衡解，得到负荷聚合商的最优需求响应；

7、考虑阶梯式碳交易机制，构建综合能源生产商的耦合运行架构；

8、根据负荷聚合商的最优需求响应以及综合能源生产商的耦合运行架构，求解所构建的双层博弈模型，得到博弈均衡点，实现综合能源系统的协同优化运行。

9、作为进一步的技术限定，在构建综合能源生产商的耦合运行架构的过程中，以阶梯式碳交易机制为准则，将与容量成比例的固定费用按照需求响应负荷的总量按线性容量定制不同的固定费用，按照需求响应负荷最大需求量计算基本电费，所有负荷聚合商均分固定费用，以综合能源生产商的能源收益最大化为目标，确定综合能源生产商的耦合运行架构；其中，综合能源生产商至少包括热电联产机组、燃气锅炉和碳捕集系统。

10、作为进一步的技术限定，采用贝叶斯博弈方法，建立多个负荷聚合商之间的不完全信息下静态非合作博弈模型，各个负荷聚合商根据类型的联合概率分布，对其他负荷聚合商的实际类型进行推断，采用最大后验概率估计更新每次博弈前的先验概率分布，实现不完全信息下负荷聚合商的博弈运行。

11、作为进一步的技术限定，在贝叶斯博弈过程中，当得到均衡解时，负荷聚合商的需求响应不再改变，负荷聚合商得到贝叶斯纳什均衡。

12、作为进一步的技术限定，在贝叶斯博弈过程中，当得到均衡解时，负荷聚合商的需求响应不再改变，负荷聚合商实现贝叶斯纳什均衡，此时负荷聚合商的需求响应为负荷聚合商的最优需求响应。

13、作为进一步的技术限定，所述纵向主从博弈模型采用斯塔克尔伯格博弈，用于量化表征社区综合能源运营商、综合能源生产商和负荷聚合商之间的能源均衡交易的动态博弈。

14、根据一些实施例，本发明的第二方案提供了一种基于不完全信息双层博弈的综合能源优化运行系统，采用如下技术方案：

15、一种基于不完全信息双层博弈的综合能源优化运行系统，包括：

16、获取模块，其被配置为获取以社区综合能源运营商为领导者、综合能源生产商和负荷聚合商为跟随者的社区综合能源系统；

17、构建模块，其被配置为构建所获取的社区综合能源系统的双层博弈模型；其中，所获取的双层博弈模型包括纵向主从博弈模型和嵌套在所述负荷聚合商内部的横向静态非合作不完全信息博弈模型；

18、计算模块，其被配置为基于贝叶斯博弈计算所构建的不完全信息博弈模型的均衡解，得到负荷聚合商的最优需求响应；

19、优化模块，其被配置为考虑阶梯式碳交易机制，构建综合能源生产商的耦合运行架构；根据负荷聚合商的最优需求响应以及综合能源生产商的耦合运行架构，求解所构建的双层博弈模型，得到博弈均衡点，实现综合能源系统的协同优化运行。

20、根据一些实施例，本发明的第三方案提供了一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：

21、一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方案所述的基于不完全信息双层博弈的综合能源优化运行方法中的步骤。

22、根据一些实施例，本发明的第四方案提供了一种电子设备，采用如下技术方案：

23、一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方案所述的基于不完全信息双层博弈的综合能源优化运行方法中的步骤。

24、根据一些实施例，本发明的第五方案提供了一种计算机程序产品，采用如下技术方案：

25、一种计算机程序产品，包括软件代码，所述软件代码中的程序执行如本发明第一方案所述的基于不完全信息双层博弈的综合能源优化运行方法中的步骤。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

27、本发明确立以社区综合能源运营商(community integrated energy operator,简称cieo)为领导者、综合能源生产商(integrated energy providers,简称iep)和负荷聚合商(load aggregator,简称la)为跟随者的纵向主从博弈模型，将横向的静态非合作不完全信息博弈模型嵌套在负荷聚合商内部，得到双层博弈模型；对综合能源生产商建立热电联产-碳捕集-电转气的耦合运行模型，结合阶梯式碳交易机制减少系统碳排放，实现能源的梯级利用；求解所构建的双层博弈模型，得到博弈均衡点，实现社区综合能源系统的协同运行以及各主体间的公平能量交易和收益分配。

28、本发明从纵向结构上引入cieo与iep和la之间的主从博弈，横向结构上在la的内部引入不完全信息的非合作博弈，从而搭建两层博弈框架，解决多主体间的能量均衡交易问题，并细分多类耦合能源设备，同时引入碳交易机制，能够降低运行成本和碳排放量，实现经济性和环保性的双赢，从调度层面考虑，通过综合需求响应和价格引导机制，充分调动了cies供需两侧的灵活性，并兼顾各方利益。