本發(fā)明涉及智能算法的技術(shù)領(lǐng)域,尤其是涉及一種基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù):
近年,電動汽車的銷量節(jié)節(jié)攀升,與電動汽車配套的充電設(shè)施也將會得到大范圍鋪設(shè)。未來,無線電力傳輸技術(shù)將會應(yīng)用到電動汽車充電當(dāng)中,使充電更加便捷、安全。無線充電系統(tǒng)分為兩個(gè)子系統(tǒng):電能發(fā)送系統(tǒng)和電能接收系統(tǒng)。前者可安裝在馬路、停車位的地面下,后者安裝在車底下。兩個(gè)系統(tǒng)通過電磁感應(yīng)進(jìn)行電力傳輸,無需人工電纜連接。
2013年,olev(onlineelectricvehicle)公交系統(tǒng)在韓國龜尾市內(nèi)投入運(yùn)營,該公交系統(tǒng)采用動態(tài)無線充電方式,公交車可以一邊行駛一邊充電。在現(xiàn)有技術(shù)中對電動汽車無線充電負(fù)荷對電力市場的影響進(jìn)行了研究,但它只考慮日前市場(即提前一天對負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測并安排電力生產(chǎn)),而且認(rèn)為預(yù)測是完美的,故忽略了電動汽車駕駛行為的隨機(jī)性。
由于電動汽車的駕駛速度快、航線(包括時(shí)間和地點(diǎn)信息)不確定,所以其無線充電負(fù)荷也是快速變化的、不確定的。遠(yuǎn)距離的大型集中式發(fā)電的響應(yīng)速度較慢,難以滿足無線充電的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提供一種基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度方法及系統(tǒng),以緩解了現(xiàn)有的大型集中式發(fā)電的響應(yīng)速度較慢從而難以滿足無線充電需求的技術(shù)問題。
第一方面,本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度方法,包括:確定電能購買方,電能售賣方和電能代理方,其中,所述電能購買方和所述電能售賣方為非合作關(guān)系;所述電能代理方獲取所述電能購買方的第一出價(jià)信息,所述第一出價(jià)信息中包括每個(gè)電能購買方購買每個(gè)分布式能源的價(jià)格信息;所述電能代理方獲取所述電能售賣方的第二出價(jià)信息,所述第二出價(jià)信息中包括每個(gè)分布式能源售賣每個(gè)所述電能購買方的價(jià)格信息;所述電能代理方基于所述第一出價(jià)信息和所述第二出價(jià)信息確定目標(biāo)信息,以實(shí)現(xiàn)所述電能購買方和所述電能售賣方的利益最大化,所述目標(biāo)信息包括:所述電能購買方購買分布式能源的購買量,所述電能購買方購買分布式能源的購買價(jià)格,所述電能售賣方所屬分布式能源的發(fā)電量,所述電能售賣方所屬分布式能源的賣出價(jià)格,所述目標(biāo)信息為所述電能代理方在未知電能購買方的滿意度函數(shù)和電能售賣方的成本函數(shù)的情況下計(jì)算得到的,所述滿意度函數(shù)包括所述電能購買方所屬無線充電設(shè)備上電動汽車的滿意度信息,所述成本函數(shù)包括所述分布式能源的成本信息。
進(jìn)一步地,所述電能代理方獲取所述電能購買方的第一出價(jià)信息包括:第一獲取步驟,獲取所述電能購買方基于第一目標(biāo)信息計(jì)算出的當(dāng)前迭代步驟中所述電能購買方購買分布式能源的第一出價(jià)信息,所述第一目標(biāo)信息為上一迭代步驟中計(jì)算得到的目標(biāo)信息,所述上一迭代步驟為所述當(dāng)前迭代步驟的上一迭代步驟;所述電能代理方獲取所述電能售賣方的第二出價(jià)信息包括:第二獲取步驟,獲取所述電能售賣方基于第一目標(biāo)信息計(jì)算出的所述當(dāng)前迭代步驟中所述電能售賣方售賣所述分布式能源的第二出價(jià)信息。
進(jìn)一步地,所述電能代理方基于所述第一出價(jià)信息和所述第二出價(jià)信息確定目標(biāo)信息包括:計(jì)算步驟,所述電能代理方通過預(yù)先構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型對所當(dāng)前迭代步驟的第一出價(jià)信息和所述當(dāng)前迭代步驟中的第二出價(jià)信息進(jìn)行計(jì)算,得到第二目標(biāo)信息,所述第二目標(biāo)信息為所述當(dāng)前迭代步驟中計(jì)算得到的目標(biāo)信息;判斷步驟,所述電能代理方判斷所述當(dāng)前迭代步驟中的第一出價(jià)信息和所述當(dāng)前迭代步驟中的第二出價(jià)信息是否滿足迭代停止條件;如果判斷出滿足所述迭代停止條件,則將所述第二目標(biāo)信息作為所述目標(biāo)信息;如果判斷出不滿足所述迭代停止條件,則將所述第二目標(biāo)信息作為所述第一目標(biāo)信息,并返回執(zhí)行所述第一計(jì)算步驟和所述第二計(jì)算步驟,直至滿足所述迭代停止條件;其中,所述迭代停止條件為所述當(dāng)前迭代步驟中的第一出價(jià)信息與所述上一迭代步驟中的第一出價(jià)信息之間的差值小于預(yù)設(shè)誤差,且所述當(dāng)前迭代步驟中的第二出價(jià)信息與所述上一迭代步驟中的第二出價(jià)信息之間的差值小于所述預(yù)設(shè)誤差。
進(jìn)一步地,所述電能購買方基于第一目標(biāo)信息計(jì)算當(dāng)前迭代步驟中所述電能購買方購買分布式能源的第一出價(jià)信息包括:通過第一公式
進(jìn)一步地,所述電能售賣方基于第一目標(biāo)信息計(jì)算所述當(dāng)前迭代步驟中所述電能售賣方售賣所述分布式能源的第二出價(jià)信息包括:通過第二公式
進(jìn)一步地,所述電能代理方基于所述第一出價(jià)信息和所述第二出價(jià)信息確定目標(biāo)信息包括:根據(jù)第三公式
進(jìn)一步地,對所述第三問題模型進(jìn)行最優(yōu)求解,得到第三最優(yōu)求解包括:
將所述第三公式進(jìn)行轉(zhuǎn)化,得到所述第三問題模型的lagrange函數(shù):
第二方面,本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度系統(tǒng),包括:第一確定單元,用于確定電能購買方,電能售賣方和電能代理方,其中,所述電能購買方和所述電能售賣方為非合作關(guān)系;第一獲取單元,用于獲取所述電能購買方的第一出價(jià)信息,所述第一出價(jià)信息中包括每個(gè)電能購買方購買每個(gè)分布式能源的價(jià)格信息;第二獲取單元,用于獲取所述電能售賣方的第二出價(jià)信息,所述第二出價(jià)信息中包括每個(gè)分布式能源售賣每個(gè)所述電能購買方的價(jià)格信息;第二確定單元,用于基于所述第一出價(jià)信息和所述第二出價(jià)信息確定目標(biāo)信息,以實(shí)現(xiàn)所述電能購買方和所述電能售賣方的利益最大化,所述目標(biāo)信息包括:所述電能購買方購買分布式能源的購買量,所述電能購買方購買分布式能源的購買價(jià)格,所述電能售賣方所屬分布式能源的發(fā)電量,所述電能售賣方所屬分布式能源的賣出價(jià)格,所述目標(biāo)信息為所述電能代理方在未知電能購買方的滿意度函數(shù)和電能售賣方的成本函數(shù)的情況下計(jì)算得到的,所述滿意度函數(shù)包括所述電能購買方所屬無線充電設(shè)備上電動汽車的滿意度信息,所述成本函數(shù)包括所述分布式能源的成本信息。
進(jìn)一步地,第一獲取單元包括:第一獲取子單元,用于獲取所述電能購買方基于第一目標(biāo)信息計(jì)算出的當(dāng)前迭代步驟中所述電能購買方購買分布式能源的第一出價(jià)信息,所述第一目標(biāo)信息為上一迭代步驟中計(jì)算得到的目標(biāo)信息,所述上一迭代步驟為所述當(dāng)前迭代步驟的上一迭代步驟;
第二確定單元,用于包括:第二獲取子單元,用于獲取所述電能售賣方基于第一目標(biāo)信息計(jì)算出的所述當(dāng)前迭代步驟中所述電能售賣方售賣所述分布式能源的第二出價(jià)信息。
進(jìn)一步地,計(jì)算子單元,用于通過預(yù)先構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型對所述當(dāng)前迭代步驟的第一出價(jià)信息和所述當(dāng)前迭代步驟中的第二出價(jià)信息進(jìn)行計(jì)算,得到第二目標(biāo)信息,所述第二目標(biāo)信息為所述當(dāng)前迭代步驟中計(jì)算得到的目標(biāo)信息;判斷子單元,用于判斷所述當(dāng)前迭代步驟中的第一出價(jià)信息和所述當(dāng)前迭代步驟中的第二出價(jià)信息是否滿足迭代停止條件;如果判斷出滿足所述迭代停止條件,則將所述第二目標(biāo)信息作為所述目標(biāo)信息;如果判斷出不滿足所述迭代停止條件,則將所述第二目標(biāo)信息作為所述第一目標(biāo)信息,并通過所述第一計(jì)算子單元和所述第二計(jì)算子單元分別計(jì)算下一迭代步驟第一出價(jià)信息和下一迭代步驟第二出價(jià)信息,直至滿足所述迭代停止條件;其中,所述迭代停止條件為所述當(dāng)前迭代步驟中的第一出價(jià)信息與所述上一迭代步驟中的第一出價(jià)信息之間的差值小于預(yù)設(shè)誤差,且所述當(dāng)前迭代步驟中的第二出價(jià)信息與所述上一迭代步驟中的第二出價(jià)信息之間的差值小于所述預(yù)設(shè)誤差。
在本發(fā)明實(shí)施例中,首先確定電能購買方,電能售賣方和電能代理方,然后,電能代理方獲取電能購買方購買分布式能源的第一出價(jià)信息,以及,獲取電能售賣方售賣分布式能源的第二出價(jià)信息;接下來,作為電能代理方的拍賣師就可以根據(jù)第一出價(jià)信息和第二出價(jià)信息進(jìn)行電能的分配和定價(jià)。在本發(fā)明實(shí)施例中,電能代理方是在不知道電能購買方和電能售賣方的隱私信息的情況下,進(jìn)行的電能分配和定價(jià),通過該計(jì)算方式,能夠提升電能購買方所屬無線充電設(shè)備上電動汽車的充電滿意度,并降低電能售賣方所屬的分布式能源的發(fā)電成本,以實(shí)現(xiàn)電能購買方和電能售賣方的利益最大化,從而達(dá)到了更加高效的在電能售賣方和電能購買方之間進(jìn)行電能分配的目的,進(jìn)而以緩解了現(xiàn)有的大型集中式發(fā)電的響應(yīng)速度較慢從而難以滿足無線充電需求的技術(shù)問題。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述,并且,部分地從說明書中變得顯而易見,或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂,下文特舉較佳實(shí)施例,并配合所附附圖,作詳細(xì)說明如下。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度方法的流程圖;
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種智能電網(wǎng)中電動汽車無線充電市場的示意圖;
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種迭代雙邊拍賣算法的收斂性能的仿真示意圖;
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種迭代雙邊拍賣算法的收斂性能的仿真示意圖;
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種總效益收斂至最優(yōu)值所用的計(jì)算時(shí)間的仿真示意圖;
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一種匯集商的電動汽車服務(wù)率對電能交易結(jié)果的影響的仿真示意圖;
圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二種匯集商的電動汽車服務(wù)率對電能交易結(jié)果的影響的仿真示意圖;
圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第三種匯集商的電動汽車服務(wù)率對電能交易結(jié)果的影響的仿真示意圖;
圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例一:
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例,提供了一種基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度方法的實(shí)施例,需要說明的是,在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行,并且,雖然在流程圖中示出了邏輯順序,但是在某些情況下,可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度方法的流程圖,如圖1所示,該方法包括如下步驟:
步驟s102,確定電能購買方,電能售賣方和電能代理方,其中,電能購買方和電能售賣方為非合作關(guān)系;
需要說明的是,在本發(fā)明實(shí)施例中,電能購買方,電能售賣方和電能代理方是為了解決社會福利問題(下述sw問題)而設(shè)立的,電能購買方,電能售賣方和電能代理方是基于實(shí)際問題而在迭代雙邊拍賣算法中設(shè)定的虛擬對象。在本發(fā)明實(shí)施例提供的基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度方法可以在計(jì)算終端上來執(zhí)行,例如,在電腦上來執(zhí)行。
步驟s104,電能代理方獲取電能購買方的第一出價(jià)信息,第一出價(jià)信息中包括每個(gè)電能購買方購買每個(gè)分布式能源的價(jià)格信息;
在本發(fā)明實(shí)施例中,電能購買方可以稱為匯集商,分布式能源可以為電網(wǎng)中的分布式能源,該匯集商能夠?yàn)殡妱悠囂峁o線充電服務(wù),也就是說,上述匯集商向電網(wǎng)購買分布式能源,以通過該分布式能源向電動汽車提供電能。
步驟s106,電能代理方獲取電能售賣方的第二出價(jià)信息,第二出價(jià)信息中包括每個(gè)分布式能源售賣每個(gè)電能購買方的價(jià)格信息;
在本發(fā)明實(shí)施例中,電能售賣方即為分布式能源的生產(chǎn)方。也就是說,上述第一出價(jià)信息可以稱為買入價(jià)集合,第二出價(jià)信息可以稱為賣出價(jià)集合。
步驟s108,電能代理方基于第一出價(jià)信息和第二出價(jià)信息確定目標(biāo)信息,以實(shí)現(xiàn)電能購買方和電能售賣方的利益最大化,目標(biāo)信息包括:電能購買方購買分布式能源的購買量,電能購買方購買分布式能源的購買價(jià)格,電能售賣方所屬分布式能源的發(fā)電量,電能售賣方所屬分布式能源的賣出價(jià)格,目標(biāo)信息為電能代理方在未知電能購買方的滿意度函數(shù)和電能售賣方的成本函數(shù)的情況下計(jì)算得到的,滿意度函數(shù)包括電能購買方所屬無線充電設(shè)備上電動汽車的滿意度信息,成本函數(shù)包括分布式能源的成本信息。
在本發(fā)明實(shí)施例中,可以通過雙邊拍賣算法進(jìn)行電能的分配和電能的定價(jià)。其中,分布式能源作為電能售賣方,匯集商(aggregator)匯集電動汽車的充電需求,作為電能購買方。所有買方和賣方都是非合作關(guān)系,獨(dú)立地進(jìn)行出價(jià)。電能代理方作為拍賣師,根據(jù)出價(jià)進(jìn)行電能分配和定價(jià),無需買賣方的隱私信息。通過仿真結(jié)果表明,本發(fā)明實(shí)施例提供的方法可以最大化供需雙方的總效益,且具有較快的收斂速度,能夠保證電動汽車與分布式能源之間電能分配的高效性。
在本發(fā)明實(shí)施例中,首先確定電能購買方,電能售賣方和電能代理方,然后,電能代理方獲取電能購買方購買分布式能源的第一出價(jià)信息,以及,獲取電能售賣方售賣分布式能源的第二出價(jià)信息;接下來,作為電能代理方的拍賣師就可以根據(jù)第一出價(jià)信息和第二出價(jià)信息進(jìn)行電能的分配和定價(jià)。在本發(fā)明實(shí)施例中,電能代理方是在不知道電能購買方和電能售賣方的隱私信息的情況下,進(jìn)行的電能分配和定價(jià),通過該計(jì)算方式,能夠提升電能購買方的電動汽車的無線充電滿意度,并降低電能售賣方所屬的分布式能源的發(fā)電成本,以實(shí)現(xiàn)電能購買方和電能售賣方的利益最大化,從而達(dá)到了更加高效的在電能售賣方和電能購買方之間進(jìn)行電能分配的目的,進(jìn)而以緩解了現(xiàn)有的大型集中式發(fā)電的響應(yīng)速度較慢從而難以滿足無線充電需求的技術(shù)問題。
如圖2所示的為智能電網(wǎng)中電動汽車無線充電市場的示意圖。匯集商管理一片區(qū)域內(nèi)的無線充電設(shè)施,能夠?qū)崟r(shí)獲取到區(qū)域內(nèi)電動汽車的航線和充電需求信息,并在市場中購買電能來滿足電動汽車的充電需求。分布式能源可以是可再生能源,也可以是火力發(fā)電,作為電能售賣方。電能代理方作為拍賣師,跟買賣方交換信息,達(dá)到優(yōu)化雙方總效益的目的??紤]到電動汽車的快速移動性和航線的不確定性,該無線充電市場應(yīng)該對電能進(jìn)行預(yù)售,事先確定電能交易量和價(jià)格。比如,現(xiàn)在是5:55,市場對6:00至6:05時(shí)段進(jìn)行電能預(yù)售(pjm電力市場中實(shí)時(shí)電能調(diào)度時(shí)間間隔是5分鐘)。電動汽車需要保證在該時(shí)段內(nèi)始終與充電設(shè)施(動態(tài)或靜態(tài))無線連接,匯集商才會接受它的充電請求。不能保證這一點(diǎn)的其他電動汽車將不能參與此次電能預(yù)售,它們可以通過其他方式(如主電網(wǎng))獲得電能。
在本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)可選實(shí)施方式中,采用的是迭代雙邊拍賣算法進(jìn)行電能供需的分配,通過該分配方法,可以在買賣方隱私信息未知的情況下,進(jìn)行的電能分配和定價(jià),通過該計(jì)算方式,提升了買方電動汽車的充電滿意度,降低了賣方分布式能源的發(fā)電成本,以最大化總效益。下面將結(jié)合下述步驟對上述迭代雙邊拍賣算法進(jìn)行介紹:
第一獲取步驟,獲取電能購買方基于第一目標(biāo)信息計(jì)算出的當(dāng)前迭代步驟中電能購買方購買分布式能源的第一出價(jià)信息,第一目標(biāo)信息為上一迭代步驟中計(jì)算得到的目標(biāo)信息,上一迭代步驟為當(dāng)前迭代步驟的上一迭代步驟;
第二獲取步驟,獲取電能售賣方基于第一目標(biāo)信息計(jì)算出的當(dāng)前迭代步驟中電能售賣方售賣分布式能源的第二出價(jià)信息;
計(jì)算步驟,電能代理方通過預(yù)先構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型對所當(dāng)前迭代步驟的第一出價(jià)信息和當(dāng)前迭代步驟中的第二出價(jià)信息進(jìn)行計(jì)算,得到第二目標(biāo)信息,第二目標(biāo)信息為當(dāng)前迭代步驟中計(jì)算得到的目標(biāo)信息;
判斷步驟,電能代理方判斷當(dāng)前迭代步驟中的第一出價(jià)信息和當(dāng)前迭代步驟中的第二出價(jià)信息是否滿足迭代停止條件;
如果判斷出滿足迭代停止條件,則將第二目標(biāo)信息作為目標(biāo)信息;如果判斷出不滿足迭代停止條件,則將第二目標(biāo)信息作為第一目標(biāo)信息,并返回執(zhí)行第一計(jì)算步驟和第二計(jì)算步驟,直至滿足迭代停止條件;
其中,迭代停止條件為當(dāng)前迭代步驟中的第一出價(jià)信息與上一迭代步驟中的第一出價(jià)信息之間的差值小于預(yù)設(shè)誤差,且當(dāng)前迭代步驟中的第二出價(jià)信息與上一迭代步驟中的第二出價(jià)信息之間的差值小于預(yù)設(shè)誤差。
具體地,在本發(fā)明實(shí)施例中,首先進(jìn)行初始化處理,包括初始化處理目標(biāo)信息中各參數(shù)值,包括:d(0),s(0),λ(0),μ(0)和ε,其中,d(0)為能源需求矩陣的初始值,s(0)為能源供應(yīng)矩陣的初始值,λ(0)和μ(0)為定價(jià)參數(shù)的初始值,ε即為上述預(yù)設(shè)誤差。
其中,能源需求矩陣中包括電能購買方購買分布式能源的購買量,能源供應(yīng)矩陣中包括電能售賣方所屬分布式能源的發(fā)電量。
接來下,基于上述目標(biāo)信息的初始值(也即,第一目標(biāo)信息)計(jì)算第一個(gè)迭代步驟(即,t=1的時(shí)刻)中匯聚商購買分布式能源的第一出價(jià)信息,記為b(1)。接下來,基于上述目標(biāo)信息的初始值計(jì)算第一個(gè)迭代步驟(即,t=1的時(shí)刻)中分布式能源的第二出價(jià)信息,記為a(1)。
進(jìn)而,基于上述數(shù)學(xué)模型對第一個(gè)迭代步驟中的第一出價(jià)信息b(1)和第一個(gè)迭代步驟中的第二出價(jià)信息a(1)進(jìn)行計(jì)算,得到t=1的時(shí)刻的第二目標(biāo)信息,即d(1),s(1),λ(1),μ(1)。
然后,判斷t=1的時(shí)刻的b(1)與t=0的時(shí)刻的b(0)之間的誤差是否小于預(yù)設(shè)誤差,以及判斷t=1的時(shí)刻的a(1)與t=0的時(shí)刻的b(0)之間的誤差是否小于預(yù)設(shè)誤差。其中,如果判斷出是,則將第二目標(biāo)信息作為上述目標(biāo)信息,如果判斷出不是,則基于t=1的時(shí)刻的第二目標(biāo)信息計(jì)算t=2的時(shí)刻匯聚商購買分布式能源的第一出價(jià)信息,記為b(2)。以及基于t=1的時(shí)刻的第二目標(biāo)信息計(jì)算t=2的時(shí)刻分布式能源的第二出價(jià)信息,記為a(2)。進(jìn)而,基于數(shù)學(xué)模型對t=2的時(shí)刻的第一出價(jià)信息b(2)和t=2的時(shí)刻的第二出價(jià)信息a(2)進(jìn)行計(jì)算,得到t=2的時(shí)刻的第二目標(biāo)信息,即d(2),s(2),λ(2),μ(2)。
在計(jì)算得到t=2的時(shí)刻的第二目標(biāo)信息之后,可以判斷b(2)與b(1)之間的差值是否小于預(yù)設(shè)誤差,以及判斷a(2)與a(1)之間的誤差是否小于預(yù)設(shè)誤差。其中,如果判斷出小于預(yù)設(shè)誤差,則將t=2的時(shí)刻的第二目標(biāo)信息作為上述目標(biāo)信息,如果判斷出不小于預(yù)設(shè)誤差,則重復(fù)執(zhí)行上述第一計(jì)算步驟,第二計(jì)算步驟,第三計(jì)算和判斷步驟,直至迭代停止條件。
在本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)可選實(shí)施方式中,在第一獲取步驟中,電能購買方基于第一目標(biāo)信息計(jì)算當(dāng)前迭代步驟中電能購買方購買分布式能源的第一出價(jià)信息包括如下步驟:
步驟s1021,通過第一公式
步驟s1022,基于第一目標(biāo)信息對第一問題模型進(jìn)行最優(yōu)求解,得到第一最優(yōu)求解,并將第一最優(yōu)求解作為當(dāng)前迭代步驟中電能購買方購買分布式能源的第一出價(jià)信息,其中,bij為第一出價(jià)信息中的元素。
具體地,bij為電能購買方i對分布式能源j的買入價(jià),也即bij表示匯集商i對分布式能源j的電能買入價(jià)(bidprice),故匯集商i出價(jià)向量表示為
其中,b問題可以描述為第一問題模型:
其中,ui(di)滿足公式:
在本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)可選實(shí)施方式中,在第一獲取步驟中,電能售賣方基于第一目標(biāo)信息計(jì)算當(dāng)前迭代步驟中電能售賣方售賣分布式能源的第二出價(jià)信息包括如下步驟:
步驟s1041,通過第二公式
步驟s1042,基于第一目標(biāo)信息對第二問題模型進(jìn)行最優(yōu)求解,得到第二最優(yōu)求解,并將第二最優(yōu)求解作為當(dāng)前迭代步驟中電能售賣方售賣分布式能源的第二出價(jià)信息,其中,aij為第二出價(jià)信息中的元素。
在本發(fā)明實(shí)施例中,aij為分布式能源j對電能購買方i的賣出價(jià),也即,aij表示為分布式能源j對匯集商i的電能賣出價(jià)(askprice),故分布式能源j的出價(jià)向量表示為
其中,s問題可以描述為第二問題模型:
在本發(fā)明實(shí)施例中,可以通過求解上述第二問題模型來計(jì)算當(dāng)前迭代步驟中的第二出價(jià)信息。
在本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)可選實(shí)施方式中,上述步驟s106,即,基于第一出價(jià)信息和第二出價(jià)信息計(jì)算目標(biāo)信息包括如下步驟:
步驟s1061,根據(jù)第三公式
步驟s1062,對第三問題模型進(jìn)行最優(yōu)求解,得到第三最優(yōu)求解,并將第二最優(yōu)求解作為目標(biāo)信息。
可選地,步驟s1062,對第三問題模型進(jìn)行最優(yōu)求解包括如下步驟:
步驟s1,將第三公式進(jìn)行轉(zhuǎn)化,得到第三問題模型的lagrange函數(shù):
步驟s2,對第三問題模型的lagrange函數(shù)進(jìn)行最優(yōu)求解,得到第三最優(yōu)求解,其中,第三最優(yōu)求解,滿足第四公式
由于匯集商和分布式能源之間是非合作的關(guān)系,且它們的目標(biāo)往往是矛盾的。匯集商希望獲得更多電能來提升電動汽車的滿意度,而分布式能源卻希望盡量減少發(fā)電成本。因此,它們需要一個(gè)電能代理方來協(xié)調(diào)電能分配。這里考慮電能代理方需要最大化雙方的總效益,即社會福利(sw,socialwelfare)。因此,通過求解sw問題來得到最優(yōu)的d*和s*。
具體地,sw問題可以描述為數(shù)學(xué)模型:
但是,電能代理方在求解sw問題時(shí),需要知道匯集商的滿意度函數(shù)和分布式能源的成本函數(shù)。但由于隱私或欺騙等問題,電能代理方不一定能獲得真實(shí)的函數(shù)信息。這時(shí)直接求解sw問題就變得不可行。因此,可以將sw問題轉(zhuǎn)換為a問題,并通過求解a問題來對sw問題進(jìn)行求解。
具體地,匯集商和分布式能源把出價(jià)提交給電能代理方,電能代理方需要求解下面的拍賣師(a,auctioneer)問題,從而計(jì)算出電能的交易量。
其中,a問題的數(shù)學(xué)模型可以描述為第三公式:
接下來,可以將a問題進(jìn)行轉(zhuǎn)換,得到a問題的lagrange函數(shù),具體該函數(shù)可以表示為:
上述a問題的最優(yōu)解滿足如下kkt條件:
為了使得a問題的最優(yōu)解也是sw問題的最優(yōu)解,需要保證它們的kkt條件是一致的。因此,由
這意味著,當(dāng)電能購買方的出價(jià)和電能售賣方的出價(jià)分別滿足式
綜上,在本發(fā)明實(shí)施例中,由以上雙邊拍賣機(jī)制可知,匯集商和分布式能源分別求解b問題和s問題時(shí),需要電能代理方提供的電能供需信息d和s;電能代理方求解a問題時(shí),需要買賣方提交的出價(jià)信息b和a。因此,b、s、a問題的求解需要通過迭代的方式進(jìn)行。迭代過程中,電能代理方與買賣方不斷交換信息,直到拍賣結(jié)果不再改變。上述雙邊拍賣算法可以用下述程序來表示:
步驟1、初始化:d(0),s(0),λ(0),μ(0),ε;
步驟2、t←0;flagconv←0;
步驟3、whileflagconv=0do;
步驟4、t←t+1;
步驟5、匯集商求解b問題,提交買入價(jià)b(t);
步驟6、分布式能源求解s問題,提交賣出價(jià)a(t);
步驟7、電能代理方求解a問題,得到d(t),s(t),并廣播定價(jià)規(guī)則的定價(jià)參數(shù)λ(t),μ(t);
步驟8、
步驟9、flagconv←1;
步驟10、endif;
步驟11、endwhile;
步驟12、輸出:d*,s*,λ*,μ*,p(b*),r(a*)。
該算法的特點(diǎn)在于,把上述分配問題拆分成匯集商的b問題、分布式能源的s問題、電能代理方的a問題。它們分別獨(dú)立求解自身的最優(yōu)化問題,然后交換計(jì)算結(jié)果。這種機(jī)制更加適用于電動汽車充電市場,電能代理方無需知道買賣方的隱私信息(滿意度函數(shù)和成本函數(shù)),僅根據(jù)買賣方的出價(jià)就能優(yōu)化雙方總效益,達(dá)到利益的最大化。
在本發(fā)明實(shí)施例中,發(fā)明人對上述方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,其中匯集商能夠?qū)崟r(shí)獲取車的航線信息并控制車的充電。仿真中,主要分析單個(gè)時(shí)段內(nèi)算法的性能。為了便于分析,首先考慮a=2和g=2的情況,即兩個(gè)匯集商和兩個(gè)分布式能源。令v1=300和v2=200,即匯集商1和2分別有300和200輛電動汽車需要充電。對于
圖3和圖4給出迭代雙邊拍賣算法的收斂性能。圖3中虛線表示通過直接求a問題得到的總效益最優(yōu)值,但這種方案需要買賣方的隱私信息??梢?,本雙邊拍賣算法的總效益在第5次迭代后可以穩(wěn)定在最優(yōu)值上,收斂速度快,且無需隱私信息。圖4給出本算法的電能需求量和供應(yīng)量的收斂情況。
接下來分析匯集商和分布式能源的數(shù)量對收斂速度的影響。參數(shù)設(shè)置如下,對于
最后分析電動汽車數(shù)量對電能交易結(jié)果的影響。考慮之前兩個(gè)匯集商和兩個(gè)分布式能源的情況。設(shè)匯集商1和2分別最多可以同時(shí)服務(wù)300和200輛電動汽車。電動汽車服務(wù)率等于當(dāng)前服務(wù)車數(shù)與最大服務(wù)車數(shù)的比值。由圖6可見,匯集商1在0.5服務(wù)率之后支付金額大幅增長,此時(shí)其服務(wù)車數(shù)為300×0.5=150。匯集商2在0.7服務(wù)率之后也有類似的增長,此時(shí)其服務(wù)車數(shù)為200×0.7=140??梢?,當(dāng)總充電車數(shù)大約到達(dá)290之后,分布式能源的發(fā)電成本將大大增加,使得匯集商支付金額也隨之增加。圖7表明,支付金額大幅增加后,匯集商會減少電能獲取量的增量。圖8中,總效益前半段上升的主要原因是電動汽車滿意度的提升,而總效益后半段下降的原因主要來自于分布式能源發(fā)電成本的上升。
針對電動汽車無線充電市場,采用迭代雙邊拍賣算法進(jìn)行電能供需匹配。匯集商和分布式能源按照自身效益最大化原則進(jìn)行出價(jià),電能代理方無需買賣方的隱私信息,僅根據(jù)他們的出價(jià)進(jìn)行電能分配和定價(jià)。仿真結(jié)果表明,本算法可以使得最終的買賣雙方總效益收斂至最優(yōu)值,而且有較快的收斂速度,能保證電動汽車無線充電市場中電能分配的高效性。
實(shí)施例二:
本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度系統(tǒng),該基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度系統(tǒng)主要用于執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例上述內(nèi)容所提供的基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度方法,以下對本發(fā)明實(shí)施例提供的基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度系統(tǒng)做具體介紹。
圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度系統(tǒng)的示意圖,如圖9所示,該基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度系統(tǒng)主要包括:第一確定單元91,第一獲取單元92,第二獲取單元93和第二確定單元94,其中:
第一確定單元91,用于確定電能購買方,電能售賣方和電能代理方,其中,電能購買方和電能售賣方為非合作關(guān)系;
第一獲取單元92,用于獲取電能購買方的第一出價(jià)信息,第一出價(jià)信息中包括每個(gè)電能購買方購買每個(gè)分布式能源的價(jià)格信息;
第二獲取單元93,用于獲取電能售賣方的第二出價(jià)信息,第二出價(jià)信息中包括每個(gè)分布式能源售賣每個(gè)電能購買方的價(jià)格信息;
第二確定單元94,用于基于第一出價(jià)信息和第二出價(jià)信息確定目標(biāo)信息,以實(shí)現(xiàn)電能購買方和電能售賣方的利益最大化,目標(biāo)信息包括:電能購買方購買分布式能源的購買量,電能購買方購買分布式能源的購買價(jià)格,電能售賣方所屬分布式能源的發(fā)電量,電能售賣方所屬分布式能源的賣出價(jià)格,目標(biāo)信息為電能代理方在未知電能購買方的滿意度函數(shù)和電能售賣方的成本函數(shù)的情況下計(jì)算得到的,滿意度函數(shù)包括電能購買方所屬無線充電設(shè)備上電動汽車的滿意度信息,成本函數(shù)包括分布式能源的成本信息。
在本發(fā)明實(shí)施例中,首先確定電能購買方,電能售賣方和電能代理方,然后,電能代理方獲取電能購買方購買分布式能源的第一出價(jià)信息,以及,獲取電能售賣方售賣分布式能源的第二出價(jià)信息;接下來,作為電能代理方的拍賣師就可以根據(jù)第一出價(jià)信息和第二出價(jià)信息進(jìn)行電能的分配和定價(jià)。在本發(fā)明實(shí)施例中,電能代理方是在不知道電能購買方和電能售賣方的隱私信息的情況下,進(jìn)行的電能分配和定價(jià),通過該計(jì)算方式,能夠提升電能購買方的電動汽車的充電滿意度,并降低電能售賣方所屬的分布式能源的發(fā)電成本,以實(shí)現(xiàn)電能購買方和電能售賣方的利益最大化,從而達(dá)到了更加高效的在電能售賣方和電能購買方之間進(jìn)行電能分配的目的,進(jìn)而以緩解了現(xiàn)有的大型集中式發(fā)電的響應(yīng)速度較慢從而難以滿足無線充電需求的技術(shù)問題。
可選地,第一獲取單元包括:第一獲取子單元,用于獲取電能購買方基于第一目標(biāo)信息計(jì)算出的當(dāng)前迭代步驟中電能購買方購買分布式能源的第一出價(jià)信息,第一目標(biāo)信息為上一迭代步驟中計(jì)算得到的目標(biāo)信息,上一迭代步驟為當(dāng)前迭代步驟的上一迭代步驟;第二確定單元,用于包括:第二獲取子單元,用于獲取電能售賣方基于第一目標(biāo)信息計(jì)算出的當(dāng)前迭代步驟中電能售賣方售賣分布式能源的第二出價(jià)信息。
可選地,計(jì)算單元包括:計(jì)算子單元,用于通過預(yù)先構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型對所當(dāng)前迭代步驟的第一出價(jià)信息和當(dāng)前迭代步驟中的第二出價(jià)信息進(jìn)行計(jì)算,得到第二目標(biāo)信息,第二目標(biāo)信息為當(dāng)前迭代步驟中計(jì)算得到的目標(biāo)信息;判斷子單元,用于判斷當(dāng)前迭代步驟中的第一出價(jià)信息和當(dāng)前迭代步驟中的第二出價(jià)信息是否滿足迭代停止條件;如果判斷出滿足迭代停止條件,則將第二目標(biāo)信息作為目標(biāo)信息;如果判斷出不滿足迭代停止條件,則將第二目標(biāo)信息作為第一目標(biāo)信息,并通過第一計(jì)算子單元和第二計(jì)算子單元分別計(jì)算下一迭代步驟第一出價(jià)信息和下一迭代步驟第二出價(jià)信息,直至滿足迭代停止條件;其中,迭代停止條件為當(dāng)前迭代步驟中的第一出價(jià)信息與上一迭代步驟中的第一出價(jià)信息之間的差值小于預(yù)設(shè)誤差,且當(dāng)前迭代步驟中的第二出價(jià)信息與上一迭代步驟中的第二出價(jià)信息之間的差值小于預(yù)設(shè)誤差。
可選地,該系統(tǒng)還包括:第三確定單元用于:通過第一公式
可選地,該系統(tǒng)還包括:第四確定單元用于:通過第二公式
可選地,第二確定單元用于:根據(jù)第三公式
可選地,第二確定單元還用于:將第三公式進(jìn)行轉(zhuǎn)化,得到第三問題模型的lagrange函數(shù):
另外,在本發(fā)明實(shí)施例的描述中,除非另有明確的規(guī)定和限定,術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是機(jī)械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
在本發(fā)明的描述中,需要說明的是,術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外,術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性。
本發(fā)明實(shí)施例所提供的進(jìn)行基于迭代雙邊拍賣的無線充電市場能源調(diào)度方法及系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,包括存儲了處理器可執(zhí)行的非易失的程序代碼的計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì),所述程序代碼包括的指令可用于執(zhí)行前面方法實(shí)施例中所述的方法,具體實(shí)現(xiàn)可參見方法實(shí)施例,在此不再贅述。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到,為描述的方便和簡潔,上述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過程,可以參考前述方法實(shí)施例中的對應(yīng)過程,在此不再贅述。
在本申請所提供的幾個(gè)實(shí)施例中,應(yīng)該理解到,所揭露的系統(tǒng)、裝置和方法,可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的,例如,所述單元的劃分,僅僅為一種邏輯功能劃分,實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式,又例如,多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng),或一些特征可以忽略,或不執(zhí)行。另一點(diǎn),所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些通信接口,裝置或單元的間接耦合或通信連接,可以是電性,機(jī)械或其它的形式。
所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的,作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元,即可以位于一個(gè)地方,或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上??梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。
另外,在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中,也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在,也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。
所述功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí),可以存儲在一個(gè)處理器可執(zhí)行的非易失的計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中?;谶@樣的理解,本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來,該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個(gè)存儲介質(zhì)中,包括若干指令用以使得一臺計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī),服務(wù)器,或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括:u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom,read-onlymemory)、隨機(jī)存取存儲器(ram,randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
最后應(yīng)說明的是:以上所述實(shí)施例,僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式,用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對其限制,本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),其依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改或可輕易想到變化,或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改、變化或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。