申请/专利权人：国网江苏省电力有限公司经济技术研究院;东南大学;国网江苏省电力有限公司

申请日：2020-11-24

公开（公告）日：2021-04-13

公开（公告）号：CN112651544A

主分类号：G06Q10/04(20120101)

分类号：G06Q10/04(20120101);G06Q10/06(20120101);G06Q50/06(20120101);G06F17/16(20060101);G06F17/18(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.05.24#授权;2021.04.30#实质审查的生效;2021.04.13#公开

摘要：一种增量配电多主体协调优化方法，该方法首先获取增量配电系统基础数据，确定增量配电网各个投资主体的相关投资运行风险指标值；其次，综合考虑配电网、终端综合能源和分布式发电之间的协调运行，在满足配电网、终端综合能源和分布式电源三种主体参与增量配电投资运行的约束条件下，以增量配电投资运行的经济效益最大化为目标，建立多主体协调优化模型；然后，结合各个投资主体的相关投资运行风险指标，基于模糊综合评价法评估各主体风险偏好值；最后基于风险评估改进Shapley分配方法，得到增量配电多主体利益分摊的优化配置；该方法在吸引不同主体投资运营增量配电网的同时，提高增量配电网运营的经济性和运行效率。

主权项：1.一种增量配电多主体协调优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取增量配电系统内不同节点冷、热、电能源需求的基础数据；确定增量配电网内需规划分布式电源和接入终端综合能源设备的节点，并计算各个投资主体的相关投资运行风险指标值；步骤2，建立增量配电投资成本模型，所述的成本模型包括分布式发电投资成本、配电网投资成本、终端综合能源投资成本；建立增量配电的收益模型，具体包括售电收益模型、供冷收益模型和供热收益模型；增量配电投资成本模型建立过程为：Ct＝CD+CE+CG1式中：CD、CE、CG分别为分布式发电、配电网、综合能源年投资成本；首先建立分布式发电投资成本模型，主要包括分布式光伏、分布式风电的建设成本和运营维护成本； 式中：f为年值化系数，cpv、cwt分别为分布式光伏和风电的单位投资成本；wpv、wwt分别为分布式光伏和风电的投资容量；Tpv和Twt分别为分布式光伏和分布式风电年有效利用小时数；Ptpv和Ptwt分别为t时刻分布式光伏和风电的出力；mpv和mwt分别为分布光伏和风电的单位运行维护成本；然后建立配电网投资成本模型CE＝fCfix+CM+CIM3Cfix＝Ctrans+Cline4CM＝λMCfix5 式中：Cfix为配电网固定建设成本，包括变电站投资Ctrans和新建线路Cline，其中变电站的建设容量与最大供电负荷相关；CM为年维护成本；CIM为增量配电网的购电成本；λM为设备维护成本系数；cIM为增量配电网向上一级输配电网购电的电价；Pe,t为增量配电网供电负荷功率；最后，建立终端综合能源投资成本模型，包括配置电转气、热电联产机组、电制冷、燃气锅炉的设备固定费用、向然气公司购买天然气的费用、向电网购电的费用； 式中：cER、cP2G、cCHP、cGB分别ER、P2G、CHP、GB设备的单位容量成本；SER、SP2G、SCHP、SGB分别为ER、P2G、CHP、GB设备的配置容量；cIM,g为增量配电网向燃气公司购买天然气的价格；投资收益模型的建立过程为：首先建立售电收益模型，包括配电网的售电收益、分布式电源售电收益以及终端综合能源设备将天然气转换为电销售的收益； 式中：Re,t为售电年收益；Δt'为t年第t'时段；πpv和πwt分别为光伏和风电的上网电价；πe为配电销售电价；Pcchp,t'为t'时刻CCHP转换的电功率；然后建立供热、供冷收益模型 式中：Rh,t和Rl,t分别为供热和供冷年收益；πh和πl分别为单位供热价格和单位供冷价格；最后得到增量配电网的年收益Rt为Rt＝Re,t+Rh,t+Rl,t14；步骤3，多主体协调优化模型为：令N为增量配电投资主体的类型数，投资主体集合表示为Nz＝{D,E,G}，其中D、E、G分别表示分布式发电投资商、电网企业、能源企业；在满足分布式发电投资商、电网企业和能源企业三种主体参与投资的约束条件下，以增量配电系统产生的经济效益最大化为目标，建立基于合作博弈的多主体协调优化模型；则有 R1,i,t＝Rt-Ct-Ds,t-Ctax19 Ct＝γDCD+γECE+γGCG21R2,t＝sRt-Ct-Ds,t-Ctax22式中：γi为二进制变量，γD、γE和γG分别表示分布式发电投资商、电网企业和能源企业三类专业公司是否参与合作联盟，γi＝1表示参加，γi＝0表示不参加；式16表示三类专业公司中至少有一个参与合作联盟；各类专业公司年分配收益为R1,i,t，i∈N，多主体协调优化模型满足以下约束条件：I.配电网络约束配电网规划考虑节点功率平衡约束、节点电压限制和支路容量限制的安全约束，即 式中：Pe,t,i、Qe,t,i分别为注入节点i的有功和无功功率；Ue,t,i、Ue,t,j分别为节点i、j的电压；Gij、Bij、θij分别为节点i、j间的电导、电纳、相角差；为节点i电压幅值的上下限；Se,t,ij为支路ij的容量；为支路ij的传输容量限制；II.能量平衡约束由于各个投资项目生产的电能和天然气通过终端综合能源转换单元供给用户，满足用户的电、热、冷、气不同能源的需求；因此考虑终端综合能源转换单元内各类功率平衡约束 式中：LE,t、LH,t和LC,t分别为电、热、冷负荷；III.终端能源转换设备出力约束 式36-式40分别为P2G转换气功率约束、CHP产电的约束、CHP产热约束、ER制冷约束和GB产热约束；IV.天然气分配系数约束 V.分布式发电约束PPV,min≤PtPV≤PPV,max42PWT,min≤PtWT≤PWT,max43式中：PPV,min、PPV,max分别为PV出力的最小最大值；PWT,min、PWT,max分别为WT出力的最小最大值；步骤4，结合各个投资主体的相关投资运行风险指标，基于模糊综合评价法评估各主体风险偏好值：评价指标归一将各个投资主体的风险偏好值划分为4个等级，其中，Le,1、Le,2分别表示风险规避型和风险偏好型，则指标评价等级集合为Le＝{Le,1,Le,2,Le,3Le,4}43考虑到各指标的数值均具有其物理含义，为了综合分析，应归一化处理，采用相对劣化度的分析方法，即根据各指标的数值所反映出的指标状态的好坏，将该数值折算成区间[0,1]之间的具体数值，其中0代表最差，1代表最佳，各个投资主体的风险指标主要涉及到以下两种劣化度计算方法：对于越大越优型指标，标准化处理方法为： 式中：Ix为越大越好类型的指标；N为评价体系中所有指标的集合对于越小越优型指标，标准化处理方法为： 式中：Iy为越小越好类型的指标建立模糊评价矩阵选择三角形和半梯形组合的隶属度函数，划分风险评估4种偏好程度等级分界点，各转风险偏好程度隶属度函数分别为： 式中，x为指标数值，可以得到第i个指标中的n个状态参数的劣化度数值隶属于状态空间{Le,1,Le,2,Le,3Le,4}的隶属度矩阵Ri为 风险综合评估模糊综合评判计算模型为 最后得到的模糊综合评判结果为CR＝[c1c2c3c4]43步骤5，求解协调优化模型，并基于风险评估改进Shapley值，得到增量配电多主体利益分摊的优化配置；以Lingo软件为平台进行求解，采用非线性规划法求得各种联盟组合的最优解；基于Shapley值确定不同主体出资份额和分配增量配电协调运行的利益：当特征函数为v时，用表示特征函数博弈N,v中的局中人i的Shapley值；设s是S中的元素个数，n是N中的元素个数，Shapley值用特征函数确定唯一的价值函数，则 式中：S\i表示不含i的规模为s-1的联盟；基于风险评估改进Shapley值，即根据风险评估结果引入风险改进因子，修正Shapley值分配模型，即有 式中，Ri为风险改进因子；CR,i为第i个主体的风险评估值；为三种主体风险评估值的总和；1表示第i个主体风险承担比例超过平均风险的部分；为修正后的分配值；根据风险评估改进的Shapley分配策略可得分配向量

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