一种风光氢微电网主从博弈优化调度方法、系统、设备及产品

本发明涉及新能源微电网优化调度、电解水制氢、储能协同控制和电力市场交易，尤其是涉及一种风光氢微电网主从博弈优化调度方法、系统、设备及产品。

背景技术：

1、随着风电、光伏等可再生能源在新型电力系统中的渗透率持续提高，风光出力的随机性、间歇性和波动性容易引起微电网内部功率供需不平衡，并造成弃风弃光问题。利用电解水制氢装置将富余风光电能转换为氢能，是提升可再生能源消纳率、降低碳排放并实现长周期储能的重要技术路径。

2、现有风光氢微电网优化调度方案多以集中式调度为主，通常假设风力发电、光伏发电、储能装置和制氢设备属于同一投资主体，并以系统总运行成本最小或全局收益最大为目标。然而，在实际商业化微电网运行中，微网运营商与制氢运营商往往分属不同投资主体：微网运营商希望提高内部售电收益并减少弃电，制氢运营商希望降低购电成本并保障制氢经济性。若缺少合理的内部电价激励机制，集中式调度指令难以匹配各主体自主决策逻辑，容易产生定价矛盾和利益分配失衡。

3、此外，现有研究和软件实现中常将制氢系统简化为单一价格敏感负荷，未充分体现不同类型电解槽的物理差异。碱性电解槽具有投资成本低、适合稳定运行的优点，但存在最小热待机功率、启停迟缓和爬坡受限等约束；质子交换膜电解槽响应速度快、调节范围宽，适合追踪风光出力高频波动，但运行维护成本较高。若不在优化模型中嵌入上述差异化物理约束，将难以在市场化交易条件下同时保障设备安全、风光消纳和主体收益。

4、因此，有必要提出一种能够同时考虑微网运营商与多类型制氢系统利益诉求、动态内部电价、alk/pem差异化运行特性以及储能安全边界的风光氢微电网主从博弈优化调度方法和软件系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种风光氢微电网主从博弈优化调度方法、系统、设备及产品，解决上述背景技术中提出的现有集中式风光氢微电网调度难以兼顾多利益主体收益、动态内部定价与多类型制氢设备物理约束的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种风光氢微电网主从博弈优化调度方法，包括以下步骤：

3、s1、获取风光氢微电网的运行数据、设备数据和市场价格数据；其中，运行数据包括风电出力、光伏出力和调度时段；设备数据包括碱性电解槽、质子交换膜电解槽及储能电池的运行参数；市场价格数据包括外部大电网的上网电价和峰谷分时零售电价；

4、s2、微网运营商作为上层领导者，率先发布全天内部售电价格，多类型制氢系统作为下层跟随者，根据内部售电价格优化购电、制氢及储能策略，向微网运营商反馈购电需求；

5、s3、基于运行数据和市场价格数据，构建微网运营商上层动态内部电价优化模型，以最大化微网运营商调度周期内售电净利润为目标；

6、s4、基于设备数据和上层动态内部电价优化模型输出的内部售电价格，构建多类型制氢系统下层购电与制氢响应模型，以最小化调度周期内多类型制氢系统的综合运行成本为目标；

7、s5、将上层动态内部电价优化模型与下层购电与制氢响应模型耦合，构建stackelberg主从博弈模型，并采用模型等效重构法或迭代优化法，求解stackelberg均衡结果；

8、s6、根据stackelberg均衡结果生成风光氢微电网优化调度方案，优化调度方案包括内部售电价格、内部购电功率、碱性电解槽制氢功率、质子交换膜电解槽制氢功率、储能电池充放电功率、余电上网功率及各利益主体经济收益。

9、因此，本发明采用上述一种风光氢微电网主从博弈优化调度方法、系统、设备及产品，具有以下有益效果：

10、（1）本发明通过设置介于外部上网电价和外部零售电价之间的动态内部电价，打破微网运营商与制氢系统之间的外部电价壁垒，既提高微网运营商内部售电收益，又降低制氢系统购电成本。

11、（2）本发明将alk电解槽的稳定运行特性、最小热待机功率和爬坡受限特性，以及pem电解槽快速启停和宽功率调节特性嵌入优化模型，实现不同制氢设备扬长避短的协同运行。

12、（3）本发明通过储能电池荷电状态安全边界和充放电互斥约束，实现跨时段能量转移和削峰填谷，进一步提升风光就地消纳能力。

13、（4）本发明通过kkt条件、big-m法和强对偶理论，将非凸双层主从博弈问题等效转化为可由商用求解器稳定求解的单层混合整数线性规划模型，提高求解效率和可实施性。

14、（5）本发明软件化实现后，可通过图形界面展示参数、博弈架构、内部电价、微网侧功率平衡、制氢侧多设备响应和经济效益对比，便于工程人员进行调度分析和决策验证。

15、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

1.一种风光氢微电网主从博弈优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种风光氢微电网主从博弈优化调度方法，其特征在于：所述s3中的上层动态内部电价优化模型的目标函数为微网运营商调度周期内售电净利润，售电净利润由内部售电价格、内部购电功率、外部上网电价、余电上网功率、风电机组运行维护成本及光伏设备的运行维护成本共同构成。

3.根据权利要求2所述的一种风光氢微电网主从博弈优化调度方法，其特征在于：所述s3中的上层动态内部电价优化模型的约束条件包括源端物理功率平衡约束、联络线交互容量约束、内部电价剪刀差约束及日均电价防垄断约束。

4.根据权利要求1所述的一种风光氢微电网主从博弈优化调度方法，其特征在于：所述s4中的下层购电与制氢响应模型的目标函数为调度周期内多类型制氢系统的综合运行成本，综合运行成本由内部购电成本、制氢设备运维成本、储能充放电折旧成本及售氢收益共同构成。

5.根据权利要求4所述的一种风光氢微电网主从博弈优化调度方法，其特征在于：所述s4中的下层购电与制氢响应模型的约束条件包括多类型制氢系统内部功率平衡约束、碱性电解槽运行约束、质子交换膜电解槽运行约束及储能电池运行约束。

6.根据权利要求1所述的一种风光氢微电网主从博弈优化调度方法，其特征在于，所述s5中的采用模型等效重构法求解stackelberg均衡结果的具体步骤如下：

7.根据权利要求1所述的一种风光氢微电网主从博弈优化调度方法，其特征在于，所述s5中的采用迭代优化法求解stackelberg均衡结果的具体步骤如下：

8.应用上述权利要求1-7任一项所述的一种风光氢微电网主从博弈优化调度方法的系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，其特征在于：所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1-7任一项所述的一种风光氢微电网主从博弈优化调度方法。

10.一种计算机程序产品，其特征在于：所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1-7任一项所述的一种风光氢微电网主从博弈优化调度方法。