一种基于Nash-Q方法的市场化初期多利益主体参与下配电网日前市场交易方法

技术特征：
1.一种基于nash-q方法的市场化初期多利益主体参与下配电网日前市场交易方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤s1：确定配电网日前电能市场出清模式；步骤s2：依据配电网日前电能市场出清模式，建立多主体博弈框架；步骤s3：根据各主体可控电能资源情况，建立配电网日前电能市场多主体报价收益模型；步骤s4：依据步骤s2建立的多主体博弈框架和步骤s3建立的配电网日前电能市场多主体报价收益模型，建立多主体博弈均衡模型；步骤s5：基于nash-q方法对步骤s4建立的多主体博弈均衡模型对配电网日前电能市场的交易出清及收益进行求解。2.如权利要求1所述的基于nash-q方法的市场化初期多利益主体参与下配电网日前市场交易方法，其特征在于：所述步骤s1确定的配电网日前电能市场出清模式具体为：用户提前一天向电力交易中心iso提交次日各交易时段的需求曲线，电力交易中心iso根据历史信息进行次日电价预测并发布给各市场成员作为标杆参考；各售电商根据iso公布的信息及自身供给能力申报供给曲线，售电商对自身能供给的最大出力做出预测，同时配合储能、小规模燃气轮机和柔性负荷；iso根据各方申报信息，按照pab竞价机制，在满足系统安全的前提下，确定交易时段内各主体的交易量及交易价格，并公开当前信息；在iso最后进行市场清算以前，各售电主体有权根据当前信息以自身利益最大化为目标按照一定规则修改报价，iso全程对日前市场交易实施监督，防止恶意竞价直至最终市场清算完成。3.如权利要求1所述的基于nash-q方法的市场化初期多利益主体参与下配电网日前市场交易方法，其特征在于：步骤s2具体包括：选取配电网运营商(dno)、分布式电源运营商(dgo)、以及负荷聚合商(la)作为配电网日前电能市场交易的主体构建博弈框架，配电网运营商(dno)的可控资源包括主网交换功率、燃气轮机，分布式电源运营商(dgo)主要运营风电系统，负荷聚合商(la)运营光电系统和可中断负荷；其中配电网运营商(dno)、分布式电源运营商(dgo)、以及负荷聚合商(la)三类主体都参与对可交易负荷供电量的竞争，新能源配合储能保持出力平稳，dno是配网电能的主要承担者，在参与对可交易负荷竞争的同时承担在其他售电公司不能履行交易条约时，主动保证供电服务和供电质量的保底供电机制，dno控制燃气轮机与la控制可中断负荷均参与保底供电机制的竞争。4.如权利要求1所述的基于nash-q方法的市场化初期多利益主体参与下配电网日前市场交易方法，其特征在于：所述步骤s3具体包括：步骤s301：建立dno收益模型dno收益模型在整个调度周期的利润f
dno
为公式(1)～(3)所示：为公式(1)～(3)所示：
式中，δt为调度时段长度，n
t
为调度总时段数，为t时段dno的效益，为t时段dno的成本；包括售电效益及网损改善效益，公式(2)中为t时段dno参与博弈所获得的供电量，为dno的售电电价，p
loss,t
为dno参与市场交易后减小的有功网损，为dno从主网购电的单位电价；包括从主网购电成本、购买il的成本、启用燃气轮机的成本以及承担保底供电机制职责的成本；为dno从la所购的il电量，为il的售电电价，μ
t
为代表燃气轮机运行状态的布尔变量，燃气轮机在t时段运行则μ
t
＝1，反之为0，为燃气轮机启停一次成本，为燃气轮机供电电量，为燃气轮机运行单位电价，为承担保底供电机制职责的成本；同时，dno需要承担在其他售电公司不能履行交易条约时，主动保证供电服务和供电质量的保底供电机制的责任，因此取用电网节点电压和支路潮流是否越限作为保底供电机制评判标准，即(1)配电网节点电压必须维持在一个合理范围内以保证供电质量，如公式(4)所示：(2)配电网各支路潮流必须限定在各支路最大允许传输功率内以保证电网运行的安全性，应满足公式(5)所示：式中λ1、λ2为违反机制的惩罚费用常数；步骤s302：建立dgo收益模型对于dgo收益模型，dgo运营配电网中的风储系统，其收益函数f
dgo
为公式(6)～(8)所示：示：示：式中，为t时段dgo的售电效益，为dgo参与博弈后所得供电量，为dgo的售电电价，为t时段dgo的成本，为单位风电运维成本，为风储系统充放电量，w
es,t
为储能系统运行维护成本；步骤s303：建立la收益模型对于la收益模型，la运营配电网中的光储系统，同时控制il作为需求侧资源参与市场交易，收益函数f
la
为公式(9)～(11)所示：
式中，为t时段la的售电效益，为la参与博弈后所得供电量，为la的售电电价，为t时段la的成本，为单位光电运维成本，为la买进il需要给用户的单位补贴成本，为光储能系统的充放电量；步骤s304：构建三方博弈约束条件(1)功率平衡约束dno、dgo和la三方参与配电网日前电能市场博弈，必须以功率平衡约束为前提，此约束为公式(12)：式中，为大用户在t时段所需电量，在任意时段，三方联合供电量必须满足负荷所需电量
‘’
(2)储能设备运行约束为保证储能系统的寿命及控制周期的连续性，储能系统必须满足充放电约束及在一个调度周期内能量变化为零的约束，此约束如式公(13)～(15)所示：e
min
≤e
t-1
[p
st,t
δ
st-p
ex,t
/δ
ex
]δt≤e
max
ꢀꢀꢀꢀ
(13)(13)式中，e
min
、e
max
、e
t-1
为储能设备最小，最大容量及t-1时段末的存储电量，p
st,t p
ex,t
和δ
st
、δ
ex
为t时段充、放电功率及充、放电效率，p
es,max
为储能在t时段的最大允许充放电功率；(3)il特性约束可中断负荷作为负荷侧资源参与需求响应，所述il特性约束包括il的交易时长约束和交易电量约束，两个约束分别如公式(16)～(17)所示p
il,t
≤p
il,max
ꢀꢀꢀꢀ
(16)t
il
≤t
il,max
ꢀꢀꢀꢀ
(17)式中，p
il,t
，p
il,max
为在t时段il的交易电量及最大允许交易电量；t
il
，t
il,max
为il的交易时长及最大允许交易时长。5.如权利要求1所述的基于nash-q方法的市场化初期多利益主体参与下配电网日前市场交易方法，其特征在于：所述步骤s4具体包括：步骤s401：构建多主体博弈均衡模型竞价开始时，dno、dgo、la以日前iso发布的信息作为参考上报t时段阶梯电量及对应阶梯电价在市场出清过程中，iso采用排
队法计算各方所供电量同时按照pab结算机制由式(1)～(11)确定各方收益；根据nash平衡定义，当博弈一方电价自行改变时，其他两方都不会有意愿主动改变电价以使收益增加，其均衡解为：加，其均衡解为：加，其均衡解为：加，其均衡解为：式中分别为dno，dgo，la可选最优策略集，在此策略集下，三方博弈达到均衡状态；为各方可选报价策略，k
bd
为各方允许电价波动系数，为各方在t时段的首轮报价策略，为保证三方博弈公平公正，均衡解必须限定在允许电价波动系数k
bd
的范围内；步骤s402：形成多主体博弈均衡模型评价指标定义如下三个指标：(1)利益分配均衡度市场交易过程中时段t各售电商之间利益分配的均衡程度采用均衡度e(x
1,t
x
2,t
x
3,t
)来评价，x
1,t
x
2,t
x
3,t
分别为dno，dgo，la在t时段的各自收益与三方收益总和之比，具体如公式(22)～(25)所示：(22)～(25)所示：(22)～(25)所示：(22)～(25)所示：(2)电力平衡贡献度电力平衡贡献度用于衡量市场交易过程中新能源在负荷高峰时缓解供电压力，参与调峰的效果，其计算公式为：式中，t1，t2分别为午高峰和晚高峰的时段集合，n1，n2为午高峰和晚高峰的时段数，p
load,午高峰
p
load,晚高峰
分别为午高峰和晚高峰时段内参与交易的用户负荷量；(3)新能源平均渗透波动率该指标用于衡量配网消纳新能源所需要承担风险值，如公式(27)所示：
电量组，为保证公平公正，在当轮博弈开始后，阶梯电量保持不变，阶梯电价在限定的电价波动系数k
bd
的范围内变化，第i轮博弈电价将以第i-1的博弈电价作为输入，如公式(33)～(35)所示，即(35)所示，即(35)所示，即(4)判断三方博弈是否达到纳什均衡，即第i轮博弈优化结果与第i-1轮优化结果保持一致，应为公式(36)～(38)所示，即一致，应为公式(36)～(38)所示，即一致，应为公式(36)～(38)所示，即若博弈达到均衡，则转入步骤(5)，否则转入步骤(3)；(5)由式(1)～(11)求解三方效益，即所属时段的q值，同时对下一时段的新能源出力进行预测；(6)由式(30)进行nash-q算法的迭代，同时根据下一时段的新能源实际出力对储能系统存储电量结合相应模型进行计算并得到新状态s
′
，令s
→
s
′
；(7)判断q学习是否收敛或者达到预定时间限制，如不收敛则返回(2)继续计算。

技术总结
本发明提供一种基于Nash-Q方法的市场化初期多利益主体参与下配电网日前市场交易方法，涉及配电网电力市场交易分配领域，其首先在配网中建立包括配电网运营商、分布式电源运营商、负荷聚合商在内的三方利益模型，三方均以分时阶梯电价为博弈策略；其次以按报价支付(Pay as Bid,PAB)模式结合三方利益模型建立市场结算模型，三方可在市场结算过程中根据已有信息修改己方报价；最后采用Nash-Q方法求解该模型。与传统恒定/分时电价相比，本发明可在保证向用户安全可靠供电的同时，激励新能源等市场主体积极参与市场，且提升新能源参与电力平衡贡献度和降低配网消纳新能源的风险。平衡贡献度和降低配网消纳新能源的风险。平衡贡献度和降低配网消纳新能源的风险。


技术研发人员：刘海光 陈汝斯 余笑东 刘艳 蔡德福 顾雪平 周鲲鹏 王作维 李晓辉 李少岩 王涛 万黎 王涛 王莹 王文娜 董航 张良一 孙冠群 王尔玺
受保护的技术使用者：国家电网有限公司 华北电力大学（保定）
技术研发日：2022.05.12
技术公布日：2022/8/5