一種基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法,包括有如下步驟:1)確定能源局域網(wǎng)決策過程中的優(yōu)化目標：優(yōu)化周期內該能源局域網(wǎng)的運行成本最小；2)確定能源局域網(wǎng)決策過程中的決策變量Xt；3)確定能源局域網(wǎng)決策過程中存在的不確定性因素；4)確定Yt是服從聯(lián)合概率密度函數(shù)為f(Yt)的隨機向量；5)尋求該優(yōu)化周期內該能源局域網(wǎng)的運行成本最小化；6)求解決策者了解到完全信息；7)獲得完全信息后可節(jié)約的能源局域網(wǎng)的運行成本。
【專利說明】
一種基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)分析領域，特別涉及一種用于評估能源互聯(lián)網(wǎng)中交易信息等 各類信息價值的評估方法，屬于能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法的創(chuàng)新技術。
【背景技術】
[0002] 能源互聯(lián)網(wǎng)利用前沿信息技術，不僅能夠實現(xiàn)電力系統(tǒng)內部發(fā)電側與需求側的靈 活雙向互動，而且能夠滿足電、氣、冷、熱等多種能量需求，實現(xiàn)多類能源的高效利用和可再 生能源的高度兼容。在能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的初始階段，電力系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)和智能交通系統(tǒng) 通過電轉氣(power to gas,P2G)技術和電動汽車向電力系統(tǒng)反向送電（vehicle to grid, V2G)技術，實現(xiàn)三個系統(tǒng)廣義上的互聯(lián)運行。隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的逐步發(fā)展，參與主體會隨之 增加。在需求側，存在大用戶、電力零售商、電動汽車聚合商、新能源發(fā)電商等多種主體，利 用信息系統(tǒng)進行信息交互，與電力系統(tǒng)形成良性互動。在現(xiàn)有的信息經濟學研究基礎上，對 能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的信息屬性進行深入研究，發(fā)展適用于能源互聯(lián)網(wǎng)的信息價值評估方 法，以指導信息系統(tǒng)的規(guī)劃與運行，優(yōu)化信息資源配置，并為評估信息服務的價值提供基 礎。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種能夠有效解決能源互聯(lián)網(wǎng)中多主體 信息交互過程中信息價值難以準確評估的問題，為未來可能出現(xiàn)的能源互聯(lián)網(wǎng)中的信息交 易提供可以參考的信息價值評估和信息定價方法。
[0004] 本發(fā)明的技術方案是:基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法。能源互聯(lián) 網(wǎng)由電力網(wǎng)絡、天然氣網(wǎng)絡、電氣交通網(wǎng)絡等共同構成，通過電轉氣和V2G技術形成閉環(huán)網(wǎng) 絡，其信息的價值評估包括有如下步驟：
[0005] 1)確定能源局域網(wǎng)決策過程中的優(yōu)化目標:優(yōu)化周期內該能源局域網(wǎng)的運行成本 最?。?br>[0006] 2)確定能源局域網(wǎng)決策過程中的決策變量Xt;
[0007] 3)確定能源局域網(wǎng)決策過程中存在的不確定性因素，采用"環(huán)境狀態(tài)"來描述影響 決策行為的可能結果的不確定性因素；
[0008] 4)根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)和變化規(guī)律，確定Yt是服從聯(lián)合概率密度函數(shù)為f (Yt)的隨機向 量；
[0009] 5)給定任一實數(shù)y且f(y)矣0,尋求最優(yōu)的X以實現(xiàn)期望效用最大化，即該優(yōu)化周期 內該能源局域網(wǎng)的運行成本最小化；
[0010] 6)求解決策者了解到完全信息，即Y將等于一個確定的值y情況下，決策者的最優(yōu) 決策；
[0011] 7)計算出獲得完全信息之后和之前的預期效用差，即獲得完全信息后可節(jié)約的能 源局域網(wǎng)的運行成本。
[0012] 上述步驟1)中，能源局域網(wǎng)決策過程中的優(yōu)化目標可確定為優(yōu)化周期內該能源局 域網(wǎng)的運行成本最小，可表示為如下形式：
[0013]
(1)
[0014] 上述步驟2)中，能源局域網(wǎng)內第t個時段的決策變量Xt為
[0015] Xt= (xit,X2t,X3t,X4t,X5t)T (2)
[0016] 其中，奶，饑，^，祕，^分別表示第七個時段上一層電網(wǎng)的購電量、可再生能源發(fā) 電量、燃氣電量(數(shù)值為正時表不發(fā)電，為負則表不電轉氣）、電動汽車電量(數(shù)值為正表不 反送電量，為負表示充電量）、零售電價。
[0017] 上述步驟3)中，對于能源局域網(wǎng)決策過程中存在的不確定性因素，可采用"環(huán)境狀 態(tài)"來描述。
[0018] 第t個時段的環(huán)境狀態(tài)變量Yt為：
[0019] Yt=(yit,y2t,y3t,y4t,y5t)T (3)
[0020] 其中，71^2*，別，74^5*分別表示第七個時段上一層電網(wǎng)購電價格、可再生能源單 位發(fā)電成本、天然氣單位成本、V2G價格、電力需求(假設在一個時段內負荷保持不變）。
[0021] 上述步驟5)中，已確定Yt是服從聯(lián)合概率密度函數(shù)為f (Yt)的隨機向量，則給定任 一實數(shù)y且f(y)矣〇,則可尋求最優(yōu)的X以實現(xiàn)期望效用最大化，即該優(yōu)化周期內該能源局域 網(wǎng)的運行成本最小化：
[0022] (4>
[0023] 星效用U(X，y)可表示為負的該優(yōu)化周期內 能源局：
[0024] (5)
[0025] 其中，Ct(XtJt)表示第t個時段該能源局域網(wǎng)的運行成本函數(shù)。
[0026] 用浐表示X的最優(yōu)取值，即對于所有X，有：
[0027] E[U(X*,Y)] >U(X,Y) (6)
[0028] 上述步驟6)中，如果決策者了解到Y將等于一個確定的值y，此時即為完全信息，那 么決策者的最優(yōu)決策即是X = X/，此時U (X，y)最大化。對于所有的X，則有：
[0029] E[U(X*,y)]>U(X,y) (7)
[0030] 上述步驟7)中，獲得完全信息之后和之前的預期效用差，即完全信息的預期價值V 為
[0031] (8)
[0032]即獲得Yt = V這一信息后，信息的價值能夠用可節(jié)約的能源局域網(wǎng)的運行成本表 示為
[0033] (y)
[0034] 其中，X/為獲得信息后的最優(yōu)解，Ct(X/，Y)為對應的運行成本。
[0035]本發(fā)明基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法能夠有效解決能源互聯(lián)網(wǎng) 中多主體信息交互過程中信息價值難以準確評估的問題，為未來可能出現(xiàn)的能源互聯(lián)網(wǎng)中 的信息交易提供依據(jù)。本發(fā)明是一種方便實用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法。
【附圖說明】
[0036] 圖1為本發(fā)明基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法的原理圖。
[0037] 圖2為本發(fā)明基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法的應用模型。
[0038]圖中各附圖標記的含義如下：
[0039] 1:變壓器、2:燃氣輪機、3:燃氣鍋爐、4 :電能?6、5:天燃氣?8、6:電能1^、：7熱能〇1
【具體實施方式】 [0040] 實施例：
[0041]本發(fā)明基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法的原理圖如圖1所示，應用 模式如圖2所示，本發(fā)明的基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值的評估方法，包括有如下步 驟：
[0042] 1)確定能源局域網(wǎng)決策過程中的優(yōu)化目標:優(yōu)化周期內該能源局域網(wǎng)的運行成本 最小。
[0043 ] 2)確定能源局域網(wǎng)決策過程中的決策變量Xt
[0044] 能源局域網(wǎng)內第t個時段的決策變量Xt為
[0045] Xt= (xit,X2t,X3t,X4t,X5t)T (10)
[0046] 其中，奶，饑，^，祕，^分別表示第七個時段上一層電網(wǎng)的購電量、可再生能源發(fā) 電量、燃氣電量(數(shù)值為正時表不發(fā)電，為負則表不電轉氣）、電動汽車電量(數(shù)值為正表不 反送電量，為負表示充電量）、零售電價。
[0047] 3)確定能源局域網(wǎng)決策過程中存在的不確定性因素，采用"環(huán)境狀態(tài)"來描述影響 決策行為的可能結果的不確定性因素
[0048]第t個時段的環(huán)境狀態(tài)變量Yt為：
[0049] Yt=(yit,y2t,y3t,y4t,y5t)T (11)
[0050] 其中，71^2*，別，74^5*分別表示第七個時段上一層電網(wǎng)購電價格、可再生能源單 位發(fā)電成本、天然氣單位成本、V2G價格、電力需求(假設在一個時段內負荷保持不變）。
[0051] 4)根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)和變化規(guī)律，確定Yt是服從聯(lián)合概率密度函數(shù)為f(Yt)的隨機向量
[0052] 5)給定任一實數(shù)y且f(y)矣0,則可尋求最優(yōu)的X以實現(xiàn)期望效用最大化，即該優(yōu)化 周期內該能源局域網(wǎng)的運行成本最小化：
[0053] VmxElUiXJ)]= J U{X,y)f(y)dy (12)
[0054] 其中，E為期望值算子;R為實數(shù)集合。期望效用U(X，y)可表示為負的該優(yōu)化周期內 能源局域網(wǎng)的運行成本之和：
[0055] U(X,y) = ^C1(X1J1) (13) ?=1
[0056] 其中，Ct(Xt，Yt)表示第t個時段該能源局域網(wǎng)的運行成本函數(shù)。
[0057]用浐表示X的最優(yōu)取值，即對于所有X，有：
[0058] E[U(X*,Y)] >U(X,Y) (14)
[0059] 6)如果決策者了解到Y將等于一個確定的值y，此時即為完全信息，那么決策者的 最優(yōu)決策即是X = X/，此時U (X，y)最大化。對于所有的X，則有：
[0060] E[U(X*,y)]>U(X,y) (15)
[0061] 7)因此，可計算出獲得完全信息之后和之前的預期效用差，即完全信息的預期價 值V為
[0062] F= I [U(X：.y)-U(X\y)]f(y)dv (16)
[0063] 即獲得Yt = V這一信息后，信息的價值能夠用可節(jié)約的能源局域網(wǎng)的運行成本表 示為
[0064] ,/=;Σ j [-C(.Vr-K) + C(^'.};)l/(y；W}： (17) ?：=：! Y;eKh
[0065] 其中，Xy#為獲得信息后的最優(yōu)解，Ct(XY'Y)為對應的運行成本。
【主權項】
1. 一種基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法，其特征在于:步驟如下： 1) 確定能源局域網(wǎng)決策過程中的優(yōu)化目標:優(yōu)化周期內該能源局域網(wǎng)的運行成本最?。? 2) 確定能源局域網(wǎng)決策過程中的決策變量Xt; 3) 確定能源局域網(wǎng)決策過程中存在的不確定性因素，采用"環(huán)境狀態(tài)"來描述影響決策 行為的可能結果的不確定性因素； 4) 根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)和變化規(guī)律，確定Yt是服從聯(lián)合概率密度函數(shù)為f(Yt)的隨機向量； 5) 給定任一實數(shù)y且f(y)辛0,尋求最優(yōu)的XW實現(xiàn)期望效用最大化，即該優(yōu)化周期內該 能源局域網(wǎng)的運行成本最小化； 6) 求解決策者了解到完全信息，即刊尋等于一個確定的值y情況下，決策者的最優(yōu)決策； 7) 計算出獲得完全信息之后和之前的預期效用差，即獲得完全信息后可節(jié)約的能源局 域網(wǎng)的運行成本。2. 根據(jù)權利要求1所述的基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法，其特征在于： 步驟1)中，能源局域網(wǎng)決策過程中的優(yōu)化目標可確定為優(yōu)化周期內該能源局域網(wǎng)的運 行成本最小，可表示為如下形式：(1)。3. 根據(jù)權利要求1所述的基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法，其特征在于： 步驟2)中，能源局域網(wǎng)內第t個時段的決策變量Xt為 Xt= (xit,X2t,X3t,X4t,X5t)^ (2) 其中，如，料*，揣心*，咖分別表示第*個時段上一層電網(wǎng)的購電量、可再生能源發(fā)電量、 數(shù)值為正時表示發(fā)電的燃氣電量為負則表示電轉氣的燃氣電量、數(shù)值為正表示電動汽車反 送電量為負表示電動汽車充電量、零售電價。4. 根據(jù)權利要求1所述的基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法，其特征在于： 步驟3)中，對于能源局域網(wǎng)決策過程中存在的不確定性因素，可采用"環(huán)境狀態(tài)"來描 述。 第t個時段的環(huán)境狀態(tài)變量Yt為： Yt=(yit，y2t，y3t，y4t，y5t)T (3) 其中，71*，72*，73*，74*，7日*分別表示第*個時段上一層電網(wǎng)購電價格、可再生能源單位發(fā) 電成本、天然氣單位成本、V2G價格、電力需求。 其中，Ct(Xt，Yt)表示第t個時段該能源局域網(wǎng)的運行成本函數(shù)。 用X*表示X的最優(yōu)取值，即對于所有X，有： E[U(X*，Y)] >U(X，Y)。 (6)5. 根據(jù)權利要求1所述的基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法，其特征在于： 步驟5)中，已確定Yt是服從聯(lián)合概率密度函數(shù)為f(Yt)的隨機向量，則給定任一實數(shù)y且 f(y)辛0,則可尋求最優(yōu)的XW實現(xiàn)期望效用最大化，即該優(yōu)化周期內該能源局域網(wǎng)的運行 成本最小化：(4) 其中，E為期望值算子;R為實數(shù)集合。期望效用U(X，y)可表示為負的該優(yōu)化周期內能源 局域網(wǎng)的運行成本之和：巧；6. 根據(jù)權利要求1所述的基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法，其特征在于： 步驟6)中，如果決策者了解到刊尋等于一個確定的值y，此時即為完全信息，那么決策者 的最優(yōu)決策即是X = X/，此時U (X，y)最大化。對于所有的X，則有： E[U(X*,y)] >U(X,y)〇 (7)7. 根據(jù)權利要求1所述的基于決策效用的能源互聯(lián)網(wǎng)信息價值評估方法，其特征在于： 步驟7)中，獲得完全信息之后和之前的預期效用差，即完全信息的預期價值V為微 即獲得Yt=r運一信息后，信息的價值能夠用可節(jié)約的能源局域網(wǎng)的運行成本表示為餅 其中，獲得信息后的最優(yōu)解，Ct(XY^Y)為對應的運行成本。
【文檔編號】G06Q10/04GK105844352SQ201610163592
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】何洋, 尚金成, 文福栓, 高春成, 鄭瑞晨, 倪琳娜, 代勇, 史述紅, 方印, 陶力, 吳雨健, 袁明珠, 王蕾, 李守保, 王清波, 劉杰, 趙顯 , 譚翔, 汪濤, 袁曉鵬, 王春艷
【申請人】國網(wǎng)河南省電力公司, 北京科東電力控制系統(tǒng)有限責任公司, 浙江大學, 國家電網(wǎng)公司