基于多智能体协同决策的虚拟电厂市场仿真方法及系统

本发明涉及电力市场仿真，具体涉及基于多智能体协同决策的虚拟电厂市场仿真方法及系统。

背景技术：

1、随着新能源发电、储能、电动汽车以及柔性负荷等分布式资源大规模接入，传统电力系统逐渐由集中式供能模式向多主体参与、双向互动的新型电力系统转变，虚拟电厂（virtual power plant,vpp）通过聚合分布式能源资源实现资源协调控制、市场交易参与以及辅助服务提供，成为提升电力系统灵活性的重要技术手段。

2、目前虚拟电厂参与电力市场的研究多集中于优化调度、经济运行以及报价策略设计，通常将虚拟电厂作为单一优化主体生成运行策略，难以真实还原实际电力市场中多类参与主体之间的竞争合作与博弈关系，也难以兼顾各类复杂运行约束的影响。

3、现有仿真方法通常将资源模型、电网模型、市场模型和智能决策模型分离设计，无法形成从市场策略生成、市场出清、安全校核、物理执行到收益反馈的完整闭环；因此，需要能够模拟多主体交互行为、融合市场规则约束和物理运行约束的虚拟电厂智能仿真方法，实现复杂市场环境下虚拟电厂自主决策过程的验证与评估。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供能够解决上述问题的基于多智能体协同决策的虚拟电厂市场仿真方法及系统。

2、本发明的具体技术方案在于：

3、基于多智能体协同决策的虚拟电厂市场仿真方法，包括如下步骤：

4、s1、构建虚拟电厂资源数字模型，建立虚拟电厂内部新能源、储能、柔性资源的运行模型与状态演化规则；

5、s2、构建多智能体市场环境，设置多类具备自治决策能力的市场参与智能体；

6、s3、执行智能体协同决策，各智能体根据当前状态、历史交易经验、市场规则以及预测信息生成决策动作；

7、s4、市场规则约束校验，对智能体输出的决策动作进行约束检查，对不满足约束的动作进行修正，输出符合规则要求的安全动作；

8、s5、执行市场出清，根据各主体校验后的决策建立市场优化模型，输出出清电量、市场价格与调度计划；

9、s6、物理执行与反馈更新，完成电网安全校核与资源物理响应后开展收益结算，并将运行与结算结果反馈至智能体，驱动智能体更新策略与经验库，形成闭环优化。

10、优选地，所述s1中，虚拟电厂资源数字模型具体包括新能源模型、储能模型与柔性资源模型；

11、所述新能源模型包含光伏发电模型与风电随机出力模型，所述储能模型包含荷电状态soc模型、充放电效率模型与最大功率约束模型，所述柔性资源模型包含电动汽车模型、温控负荷模型与可中断负荷模型；

12、资源的状态演化满足关系式：，其中为资源状态，的控制动作，为外部扰动。

13、优选地，所述s2中的市场参与智能体具体包括vpp智能体、发电企业智能体、用户智能体、市场运营智能体与调度安全智能体；

14、所述vpp智能体负责资源聚合、报价策略生成以及实时调整，所述发电企业智能体负责发电报价与出力计划制定，所述用户智能体负责需求响应与用电行为调整，所述市场运营智能体负责市场出清与电价计算，所述调度安全智能体负责安全校核与调度修正。

15、优选地，所述s3中，智能体的决策生成满足关系式：：，其中为智能体观测，为历史记忆，为规则约束。

16、优选地，所述s4中，规则约束校验具体包括时间约束检查、价格约束检查、容量约束检查以及安全边界检查；

17、校验过程满足关系式：，其中为智能体原始决策，为市场规则约束集合，为满足规则要求后的安全动作。

18、优选地，所述s5中，市场出清以最小化系统总发电成本为优化目标，目标函数为；

19、出清过程同时满足物理可行域约束与市场规则约束，即，其中为物理可行域，为市场规则约束。

20、优选地，所述s6中，电网安全校核具体包括潮流检查、阻塞校核以及电压约束校验，用于验证市场策略的物理可执行性；

21、资源物理响应具体包括控制指令下发、实际出力响应以及资源状态更新，用于获取实际出力、响应偏差与设备状态数据；

22、收益结算具体包含收益计算、成本核算以及偏差费用统计，反馈结果用于更新智能体的决策策略、经验库与后续决策逻辑。

23、基于多智能体协同决策的虚拟电厂市场仿真系统，包括：

24、市场规则库模块，用于存储与配置交易规则、考核规则以及安全规则，为全系统提供统一的规则约束依据；

25、资源层模块，用于构建虚拟电厂资源数字模型，模拟新能源、储能以及柔性资源的运行特性与状态演化；

26、多智能体决策层模块，包含多类自治决策智能体，用于生成各市场参与主体的决策动作；

27、规则约束校验模块，用于调用市场规则库模块的规则数据，对智能体输出的决策执行合规性校验，输出符合规则要求的安全动作；

28、市场出清引擎模块，用于基于校验后的各主体决策执行市场出清计算，生成调度计划与市场电价；

29、电网安全校核模块，用于对调度计划执行电网安全校验，验证调度计划的物理可执行性；

30、物理执行模块，用于接收调度指令并模拟各类资源的实际运行响应，输出运行状态数据；

31、结算反馈模块，用于基于运行结果执行收益结算，并将运行数据与结算结果反馈至多智能体决策层模块，驱动智能体策略更新。

32、优选地，所述系统的输入信息包括预测信息、资源状态信息以及外部扰动信息；所述系统的输出结果包括市场输出、调度输出、执行结果以及评估指标；

33、所述评估指标包含经济性指标、安全性指标、鲁棒性指标以及泛化性指标。

34、本发明的有益效果在于：

35、本发明能够真实模拟多个市场主体之间的竞争、协同与博弈过程，有效提升虚拟电厂市场仿真的真实性，同时实现市场策略与物理运行约束的联合验证，避免生成无法实际执行的交易策略。

36、而且本发明可以支持不同区域市场规则的快速配置，显著提高仿真系统的场景适应能力，还可实现从资源状态到市场收益的全过程闭环模拟，为vpp智能体的训练与测试提供统一的运行环境，害能够用于新能源高比例接入、电网故障以及市场规则变化等复杂场景下的策略验证需求。

37、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，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

1.基于多智能体协同决策的虚拟电厂市场仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于多智能体协同决策的虚拟电厂市场仿真方法，其特征在于，所述s1中，虚拟电厂资源数字模型具体包括新能源模型、储能模型与柔性资源模型；

3.根据权利要求1所述的基于多智能体协同决策的虚拟电厂市场仿真方法，其特征在于，所述s2中的市场参与智能体具体包括vpp智能体、发电企业智能体、用户智能体、市场运营智能体与调度安全智能体；

4.根据权利要求1所述的基于多智能体协同决策的虚拟电厂市场仿真方法，其特征在于，所述s3中，智能体的决策生成满足关系式：，其中为智能体观测，为历史记忆，为规则约束。

5.根据权利要求1所述的基于多智能体协同决策的虚拟电厂市场仿真方法，其特征在于，所述s4中，规则约束校验具体包括时间约束检查、价格约束检查、容量约束检查以及安全边界检查；

6.根据权利要求1所述的基于多智能体协同决策的虚拟电厂市场仿真方法，其特征在于，所述s5中，市场出清以最小化系统总发电成本为优化目标，目标函数为；

7.根据权利要求1所述的基于多智能体协同决策的虚拟电厂市场仿真方法，其特征在于，所述s6中，电网安全校核具体包括潮流检查、阻塞校核以及电压约束校验，用于验证市场策略的物理可执行性；

8.基于多智能体协同决策的虚拟电厂市场仿真系统，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的基于多智能体协同决策的虚拟电厂市场仿真系统，其特征在于，所述系统的输入信息包括预测信息、资源状态信息以及外部扰动信息；所述系统的输出结果包括市场输出、调度输出、执行结果以及评估指标；