基于博弈論的用戶與電力公司互動(dòng)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于博弈論的電力公司與居民用戶的互動(dòng)方法，適用于電力公司和居民用戶的互動(dòng)，包括：針對居民用戶的電費(fèi)指標(biāo)和電力公司的收益指標(biāo)，將電力公司和居民用戶的互動(dòng)轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化問題：建立電力公司與居民用戶的博弈模型；通過將局中人的決策集合分成多個(gè)小的區(qū)域，通過這個(gè)區(qū)域內(nèi)某個(gè)點(diǎn)的值近似代替這個(gè)區(qū)域內(nèi)目標(biāo)函數(shù)值的方法，通過優(yōu)化得到居民用戶與電力公司博弈的納什均衡解；根據(jù)討價(jià)還價(jià)原理，改變電力公司與居民用戶的目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算得到居民用戶與電力公司的合作博弈解；制定電價(jià)，并設(shè)計(jì)居民用戶的用電方案。本發(fā)明可以為居民用戶負(fù)荷調(diào)控與電力公司電價(jià)制定提供決策依據(jù)。
【專利說明】基于博弈論的用戶與電力公司互動(dòng)方法 所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于智能用電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用戶與電力公司互動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，智能電力公司已成為全球公認(rèn)的未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，這里要說明 需求側(cè)管理和智能電力公司的關(guān)系，或者說明需求側(cè)管理在智能電力公司中的作用。電力 需求側(cè)管理是指對用電一方實(shí)施的管理，這種管理是國家通過政策措施引導(dǎo)用戶高峰時(shí)少 用電，低谷時(shí)多用電，提高供電效率、優(yōu)化用電方式的方法。需求側(cè)管理的手段主要是對用 電負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)移，往往需要引入分布式能源。然而，大量引入的分布式能源會對配電力公司 造成不良影響，如若系統(tǒng)規(guī)劃不合理或者配套方案不完善，很容易出現(xiàn)供電故障。通過轉(zhuǎn)移 負(fù)荷可以緩解分布式能源的間歇性對電力公司造成的不良影響，并實(shí)現(xiàn)削峰填谷。所以，通 過對用電負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)削峰填谷的最大化和是用戶側(cè)能量管理的一個(gè)重要方向。
[0003] 優(yōu)化居民用戶負(fù)荷的過程，可以看作負(fù)荷對電價(jià)的響應(yīng)過程。因此，通過制定峰谷 電價(jià)，鼓勵(lì)居民用戶調(diào)整電力負(fù)荷，以實(shí)現(xiàn)用戶與電力公司的互動(dòng)，能夠更為有效地實(shí)現(xiàn)削 峰填谷。有很多文獻(xiàn)對用戶電力公司之間的互動(dòng)進(jìn)行了研究，例如:基于充電行為理論電動(dòng) 汽車充電電價(jià)的制定方法，新西蘭電力市場中的需求側(cè)管理中用戶與電力公司的互動(dòng)部 分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種居民用戶與電力公司的互動(dòng)方法，為電力公司決策提供 依據(jù)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0005] -種基于博弈論的電力公司與居民用戶的互動(dòng)方法，適用于電力公司和居民用戶 的互動(dòng)，包括下列步驟：
[0006] 第一步:針對居民用戶的電費(fèi)指標(biāo)和電力公司的收益指標(biāo)，建立下面的分目標(biāo)函 數(shù)方程和約束方程，將電力公司和居民用戶的互動(dòng)轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化問題：
[0007]
[0008]
[0009]式中Z1指居民用戶的用電費(fèi)用，x(i)指用戶消耗的功率，^表示用戶消耗功率的平 均值，Xmin和Xmax分別指用戶消耗功率的下限和上限；p(i)表示第i個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的電價(jià)，k (i)表示第i個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的電價(jià)系數(shù)，即功率返送電力公司用戶所獲得的補(bǔ)貼與電價(jià)的比 值;XDC(i)表示第i個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的光伏陣列發(fā)出的功率， Xdls(i)表示蓄電池的功率，正表示 放電，負(fù)表示充電，Xe表示熱水器的額定功率，Xth⑴表示熱水器的開關(guān)狀態(tài); Xtr(i)指一天 內(nèi)第i個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)電力公司與用戶輸送的功率傳輸，正表不電力公司向用戶傳輸功率，負(fù) 表示用戶向電力公司傳輸功率，At表示每個(gè)時(shí)間間隔的長度;p是電價(jià)向量，電價(jià)采用峰谷 電價(jià)，即一天內(nèi)包含兩種電價(jià);η是N維元素全為1的向量，Pmin和PmaA電價(jià)的下限和上限，p (i)為第i時(shí)間間隔內(nèi)的電價(jià)，Ρ。指未實(shí)行分時(shí)電價(jià)時(shí)電力公司售電的電價(jià);電力公司目標(biāo)Ζ2 即電力公司售電的收益可以表述為電價(jià)P的函數(shù)；
[0010]第二步:建立電力公司與居民用戶的博弈模型 [0011] r (Η,Χ,Ρ,Ζ1,Ζ2)
[0012] H是局中人集合，H= {1,2}，局中人1指用戶，局中人2指電力公司;X是局中人1的策 略集合，P是局中人2的策略集合；
[0013]第三步:通過將局中人的決策集合分成多個(gè)小的區(qū)域，通過這個(gè)區(qū)域內(nèi)某個(gè)點(diǎn)的 值近似代替這個(gè)區(qū)域內(nèi)目標(biāo)函數(shù)值的方法，通過優(yōu)化得到居民用戶與電力公司博弈的納什 均衡解；
[0014] 第四步：以納什均衡解為基礎(chǔ)，根據(jù)討價(jià)還價(jià)原理，改變電力公司與居民用戶的目 標(biāo)函數(shù)，計(jì)算得到居民用戶與電力公司的合作博弈解；
[0015] 第五步:根據(jù)最終得到的合作博弈解，制定電價(jià)，并設(shè)計(jì)居民用戶的用電方案。
[0016] 本發(fā)明提出的居民用戶與電力公司互動(dòng)模型，能夠描述家庭用戶與電力公司的互 動(dòng)過程，互動(dòng)結(jié)果可以使居民用戶用電費(fèi)用降低，可以為居民用戶負(fù)荷調(diào)控與電力公司電 價(jià)制定提供決策依據(jù)。
【附圖說明】
[0017] 圖1居民用于參與電力公司互動(dòng)設(shè)備架構(gòu)模型
[0018] 圖2用戶與電力公司互動(dòng)策略流程圖
[0019] 圖3光伏陣列功率曲線 [0020]圖4優(yōu)化前非儲熱負(fù)荷參數(shù) [0021]圖5熱水需求量
[0022]圖6優(yōu)化前后非熱負(fù)荷對比
[0023]圖7優(yōu)化前熱負(fù)荷開關(guān)狀態(tài) [0024]圖8優(yōu)化后熱負(fù)荷開關(guān)狀態(tài)
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0026] (1)居民用戶的優(yōu)化模型
[0027]分布式發(fā)電系統(tǒng)通過控制器與直流母線相連，市電與交流母線相連，直流母線和 交流母線通過逆變器連接，直流母線供給直流負(fù)載，交流，母線供給交流負(fù)載。假定居民用 戶設(shè)備包括光伏陣列、蓄電池、負(fù)荷，用戶光伏陣列的功率曲線是已知的，蓄電池的充放電 狀態(tài)將按照一定的策略制定，居民用戶可控負(fù)荷分為兩類，一類是熱負(fù)荷，一類是非熱負(fù) 荷，還有一部分不可控負(fù)荷，具有隨機(jī)的特性。這里將非熱負(fù)荷視為一個(gè)整體。居民用戶的 目標(biāo)函數(shù)定為用電費(fèi)用。將一天分為N個(gè)時(shí)間間隔，居民用戶的優(yōu)化模型可以通過式（1)表 示： _ (1)
[0029] 式（1)中21指居民用戶的用電費(fèi)用，x(i)指用戶消耗的功率，^表示用戶消耗功率 的平均值，Xmi4P Xmax分別指用戶消耗功率的下限和上限。p(i)表示第i個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的電 價(jià)，k(i)表示第i個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的電價(jià)系數(shù)，即功率返送電力公司用戶所獲得的補(bǔ)貼與電價(jià) 的比值。x tr(i)指一天內(nèi)第i個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)電力公司與用戶輸送的功率傳輸，正表示電力公 司向用戶傳輸功率，負(fù)表示用戶向電力公司傳輸功率，At表示每個(gè)時(shí)間間隔的長度。可以 根據(jù)式(2)進(jìn)行計(jì)算：
[0030] xtr(i)=x(i)+xexth(i)-XDG(i)-xdis(i) (2)
[0031] 式(2)中，xDC(i)表示第i個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的光伏陣列發(fā)出的功率，xdls(i)表示蓄電池 的功率，正表示放電，負(fù)表示充電， Xe表示熱水器的額定功率，Xth(i)表示熱水器的開關(guān)狀 態(tài)。其中，0表示關(guān)，1表示開，設(shè)0(i)表示第i個(gè)時(shí)間間隔開始時(shí)熱水的溫度，Q，R，C分別表示 熱負(fù)荷的容量、熱阻和熱容量，G en表示環(huán)境溫度或者加入冷水的溫度，A t表示每個(gè)時(shí)間間 隔的長度，當(dāng)熱負(fù)荷處于開狀態(tài)，其熱力學(xué)特性為：
[0032] 0(i+l) = 0(i)+QR-[0en+QR-0(i)]exp[-A t/(RC)] (3)
[0033] 當(dāng)熱負(fù)荷處于關(guān)狀態(tài)時(shí)，其熱力學(xué)特性為：
[0034] θ(?+1) = θ0η-[θ0η-θ(?)]θχρ[-?/ (RC)] (4)
[0035] 當(dāng)用戶使用熱水時(shí)，冷水就補(bǔ)充進(jìn)入儲水箱。此時(shí)熱水器儲水箱中水的溫度為：
[0036] 0(i) = {0cur[M-d(i)] + 0end(i)}/M (5)
[0037] 式(5)中，M表示熱水器儲水箱容量，d (i)表示第i個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)熱水的使用量，0cur 表示冷水注入前熱水器水箱中水溫。
[0038]考慮到用戶向電力公司返送電能的情況，而返送電力公司獲得的補(bǔ)貼要小于電 價(jià)，因此在目標(biāo)函數(shù)中引入電價(jià)系數(shù)k(i)，k(i)可由式(6)計(jì)算：
[0039]
(6)
[0040] 式(6)中，X指返送電力公司功率的補(bǔ)貼與電價(jià)的比值，范圍在0-1之間。
[0041] 如果考慮到用戶負(fù)荷的不確定性，式(2)可以改寫成：
[0042] xtr(i)=x(i)+xexth(i)-XDG(i)-xdis(i) + l(i) (7)
[0043] 式(7)中，l(i)指用戶負(fù)荷的不確定部分，具有不可控的特性。
[0044] (2)電力公司優(yōu)化模型
[0045]對于電力系統(tǒng)，采用電力系統(tǒng)的售電收入作為目標(biāo)函數(shù)。設(shè)家庭用戶與一無窮大 系統(tǒng)相連，用戶側(cè)電壓為Uo,用戶的功率因數(shù)為cos心在第i個(gè)時(shí)間段內(nèi)電力公司向用戶輸 送的功率為ΧΣ(?)，線路電阻為R l則電力公司向用戶輸送電力的線損為：
[0046]
(8)
[0047]假定負(fù)荷節(jié)點(diǎn)有沁尸店民參與需求側(cè)相應(yīng)，N2戶居民未參加需求側(cè)響應(yīng)，式(3-3) 中的ΧΣ(υ可以用公式(8)表示，
[0048] XE(i)=Nixtr(i)+N2X〇(i) (9)
[0049] 公式(9)中XQ(i)表示優(yōu)化前用戶消耗的功率。
[0050] 電力公司的收益目標(biāo)函數(shù)可以通過公式(10)計(jì)算。
[0051]
(1〇)
[0052] 公式(10)中，PQ(i)表示電力系統(tǒng)從發(fā)電廠購買電能的價(jià)格。
[0053]由于家庭用戶的功率是根據(jù)電力公司制定的電價(jià)進(jìn)行響應(yīng)，因此，電力公司模型 通過公式（11)表述：
[0054]
Vil)
[0055] 公式（11)中，p是電價(jià)向量，電價(jià)采用峰谷電價(jià)，即一天內(nèi)包含兩種電價(jià)。η是N維元 素全為1的向量，Pmin和PmaxS電價(jià)的下限和上限，ρ ( i )為第i時(shí)間間隔內(nèi)的電價(jià)，Pmin為實(shí)行 峰谷電價(jià)之前的電價(jià)。公式(3-6)表不電力公司目標(biāo)可以表述為電價(jià)P的函數(shù)。
[0056] (3)與電力公司互動(dòng)模型
[0057] 居民用戶根據(jù)電力公司制定的電價(jià)，由式(12)進(jìn)行優(yōu)化，決策變量為X。
[0058]
(12)
[0059] 其中1△是用戶消耗的功率中不確定的部分。這里假定1△服從正態(tài)分布。
[0060] 在P已知的情況下，可以得到一個(gè)X，可以得到電力公司的一個(gè)目標(biāo)22，因此，電力 公司的目標(biāo)22可以看作P的函數(shù)，電力公司根據(jù)用戶反饋的功率信息，由式（13)進(jìn)行優(yōu)化， 決策變量為P。
[0061]
(13)
[0062]電力公司制定電價(jià)P，用戶根據(jù)P優(yōu)化，得到X的值，電力公司根據(jù)X的值對P進(jìn)行更 新，用戶再根據(jù)P的值對X進(jìn)行更新，經(jīng)過多次循環(huán)，得到一個(gè)穩(wěn)定解。
[0063] 循環(huán)的過程可以視為居民用戶和電力公司之間的博弈，將上述博弈過程可描述 為：
[0064] Γ (N，X，P，zi，Z2) (14)
[0065] 其中，N是局中人集合，N={1，2}，局中人1指用戶，局中人2指電力公司。X是局中人 1的策略集合，P是局中人2的策略集合。由于局中人1對局中人2的策略是已知的，局中人2對 局中人1的策略不是已知的，這是因?yàn)榧词雇ㄟ^優(yōu)化，局中人1的功率還是具有一定的不確 定性。集合P是可測的，因此局中人2采用混合策略。μ( ·)是P上的一個(gè)概率測度，并且記〇代 數(shù)的概率測度集合為，滿足：
[0066] μ(Ρ) = 1 (15)
[0067] 支付函數(shù)可以描述為：
[0068](16)
[0069] 其中，
[0070] dy = f (p)dp (17)
[0071] 式(17)中，函數(shù)f( ·)為測度μ的密度函數(shù)。
[0072] (4) 一種納什均衡的計(jì)算方法
[0073] 設(shè)S為局中人1和局中人2的策略空間，L△表示1△取值的集合，滿足：
[0074] S=XXP (18)
[0075] 將S分為N個(gè)小區(qū)域，Δ Si為第i個(gè)小區(qū)域，（Cii,β?)為Δ Si內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)，用fi(Cii,β?+ 1δ)，f2(ai，0i+；U)分別表不局中人1和局中人2的目標(biāo)函數(shù)值。將P各分成η個(gè)區(qū)域，Δ Pi表不 第i個(gè)區(qū)域，示區(qū)域A 應(yīng)的概率測度的集函數(shù)的值。因此，
[0076] γι = μ( Δ Pi) (19)
[0077] 設(shè)y=(yi，y2…，yk，"_yn)為了簡化起見，用y近似代替概率測度μ，則y*表示納什均 衡解對應(yīng)局中人2的策略。因此有式(20):
[0078] E(y*)彡E(y*| Iyi) (20)
[0079] 考慮到局中人1決策的不確定性，局中人2的納什均衡解可由以下優(yōu)化模型求解得 到：
[0080] (21)
[0081]為了表示方便，令Z = Z(y)如果將L△分成m個(gè)區(qū)域，表示第j個(gè)區(qū)域，近似代 替所有點(diǎn)的值，則S1可以根據(jù)式(22)計(jì)算：
[0082]
(22)
[0083] 其中，kj表示Ue ALAj的概率。
[0084] 根據(jù)得到的局中人1的納什均衡解，可以通過隨機(jī)數(shù)表法計(jì)算出局中人1的純策略 納什均衡解，并根據(jù)這個(gè)純策略解得到出局中人2的納什均衡解。
[0085] 設(shè) imax 滿足：
[0086] .(:2.3.)
[0087]
[0088] (24)
[0089]
[0090] <彡）
[0091]當(dāng)且僅當(dāng)y=yo時(shí)，式(25)取等號，因此：
[0092] y* = y〇 (26)
[0093] 因此概率測度μ( ·)所對應(yīng)的隨機(jī)變量服從η維高斯分布，即：
[0094]
(27)
[0095] 式（27)中，ρ*表示區(qū)域間_對應(yīng)的電價(jià)，設(shè)dmin為ρ*到Δ、相鄰區(qū)域距離的最小 值，根據(jù)3σ原則，σ的選取應(yīng)當(dāng)滿足：
[0096] dmin = 3〇 (28)
[0097] (5)合作博弈模型
[0098]已知21和22是居民用戶和電力公司的目標(biāo)函數(shù)，通過一定變換可以使二者的目標(biāo) 函數(shù)包含對方的目標(biāo)，從而形成"協(xié)議"。變換如下：
[0099] zi,T = fi(zi,Z2) (29)
[0100] Z2，T = f2(zl,Z2) (30)
[0101] 21^和22^是變換后用戶和電力公司的目標(biāo)函數(shù)4 1(1，5〇和5(1，5〇是變換函數(shù)，為 了保證變換后的目標(biāo)能夠反映用戶和電力公司的利益，變換函數(shù)需要滿足遞增的條件：
[0102]
(31)
[0103] 為了簡化模型，根據(jù)喬治納什的討價(jià)還價(jià)原理，本發(fā)明f(X，y)和g(x，y)均采用相 同的函數(shù)，如果存在X和P使得Zl<u*并且Z2<K*。
[0104] zi,t = -(zi-u*) (z2~K*) (32)
[0105] Z2,t = -(zi-u*) (ζ2~Κ*) (33)
[0106] 如果Z1<u*，Z2<K*，則新構(gòu)造的函數(shù)滿足式(31)的要求，而根據(jù)式(32)和式(33)， 通過求納什均衡近似計(jì)算相同的方法可以求解出合作博弈的最終解。
[0107] 為了驗(yàn)證本發(fā)明所提策略的有效性，以某居民小區(qū)為例進(jìn)行算例分析，電價(jià)系數(shù) 取0.3,仿真區(qū)域內(nèi)共有200戶用戶，其中100戶參與互動(dòng)，參考上海市的峰谷電價(jià)政策，設(shè)定 0:00-6:00和22:00-24:00實(shí)行谷電價(jià)，其余時(shí)間實(shí)行峰電價(jià)。谷電價(jià)上限為0.35元，下限 為.0.25元，電價(jià)以0.01元為取值范圍區(qū)域的長度。電價(jià)系數(shù)取0.3。用戶側(cè)電壓取220V，根 據(jù)配電技術(shù)手冊，功率因數(shù)取0.9,線路電阻取10 Ω，時(shí)間間隔即仿真步長取5分鐘。假定負(fù) 荷的不可控部分服從均勻分布，上下限分別為非熱負(fù)荷的上下限。光伏陣列、負(fù)荷等參數(shù)數(shù) 據(jù)較多，需要通過圖表進(jìn)行表述。
[0108] a)光伏陣列及蓄電池參數(shù)
[0109] 本發(fā)明采用的光伏陣列功率曲線如圖3所示
[0110] b)負(fù)荷參數(shù)
[0111] 優(yōu)化前非熱負(fù)荷功率見圖4。
[0112] 非熱負(fù)荷的上下限分別為優(yōu)化前功率的1.2倍和0.8倍。
[0113] 熱負(fù)荷采用熱水器，熱水需求量見圖5。
[0114] 熱水器的額定功率為lkW，熱水器的模型中，Q = 400，R = 0.7623，C = 431.7012，
[0115] M=189.25。
[0116] 通過博弈過程得到的穩(wěn)定解稱為納什均衡，但由于博弈雙方的目標(biāo)并不完全一 致，用戶通過控制負(fù)荷使電費(fèi)最低，電力公司通過調(diào)節(jié)電價(jià)使線損最低，最終達(dá)到平衡，即 納什均衡，以至于用戶電力公司任何一方單獨(dú)改變策略都不會是自己的目標(biāo)改善。由于二 者的目標(biāo)不同，因此納什均衡解不是最優(yōu)解，通過改變二者的目標(biāo)，使二者形成合作博弈， 相當(dāng)于二者附加了相關(guān)的協(xié)議，最終形成合作博弈解。
[0117] 用戶與電力公司的互動(dòng)過程中，涉及到粒子群算法，粒子群算法的相關(guān)參數(shù)如下： 學(xué)習(xí)因子Ci和C2分別取0.3和0.3，慣性權(quán)重取0.5。
[0118] 用戶和電力公司通過博弈得到的最終解包括非熱負(fù)荷的功率，熱負(fù)荷的開關(guān)狀態(tài) 和電價(jià)，根據(jù)這些可以計(jì)算出用戶和電力公司的目標(biāo)，即用電費(fèi)用和線損。
[0119] 優(yōu)化前后用戶非熱負(fù)荷對比如圖6所示：
[0120] 通過圖6的對比可以看出，優(yōu)化后用戶非熱負(fù)荷的功率略有變化，但變化較為無 序，且不明顯，說明非熱負(fù)荷在互動(dòng)過程中并沒有起到顯著的作用。優(yōu)化前熱水器開關(guān)狀態(tài) 如圖5所示
[0121] 優(yōu)化后熱水器開關(guān)狀態(tài)如圖8所示
[0122] 通過圖7和圖8的對比可以發(fā)現(xiàn)，熱負(fù)荷的開關(guān)狀態(tài)變化較大，相比于優(yōu)化前，熱負(fù) 荷的工作時(shí)間集中在谷電價(jià)時(shí)段。
[0123]用戶及電力公司目標(biāo)對比如表1所示：
[0124]表1用戶及電力公司目標(biāo)優(yōu)化前后對比
[0126] 仿真結(jié)果顯示，優(yōu)化后與優(yōu)化前相比，負(fù)荷得到了有效的轉(zhuǎn)移其中參與互動(dòng)的用 戶用電費(fèi)用下降了 11.0%，未參與互動(dòng)的用戶用電費(fèi)用下降0.5%，電力公司收益上升了 5.6%。參與互動(dòng)的用戶與未參與互動(dòng)的相比，用電費(fèi)用下降幅度較大，說明互動(dòng)能夠有效 降低用戶的用電
[0127] 用戶目標(biāo)與電力公司目標(biāo)均有大幅度的改善，原因有兩個(gè)，一是用戶和電力公司 的目標(biāo)之間相關(guān)性較大，用戶的目標(biāo)近似等于每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)功率的加權(quán)求和，電力公司 目標(biāo)正比于每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)功率的平方和，因此納什均衡解得到的結(jié)果會有較大幅度的提 高。二是用戶和電力公司進(jìn)行了合作博弈，得到的最終解要優(yōu)于納什均衡解。
[0128] 表1顯示，優(yōu)化后峰電價(jià)和谷電價(jià)差距比優(yōu)化前大，通過圖6-圖8的對比可知，熱負(fù) 荷在用戶負(fù)荷的轉(zhuǎn)移中起到了較為顯著的作用，而圖7和圖8的對比可以發(fā)現(xiàn)，用戶的熱負(fù) 荷在優(yōu)化后更多的在光伏陣列功率充足的時(shí)刻工作，這與表1的結(jié)果相互印證。而峰谷電價(jià) 差距的拉大能夠使更多的用戶參與互動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于博弈論的電力公司與居民用戶的互動(dòng)方法，適用于電力公司和居民用戶的 互動(dòng)，包括下列步驟： 第一步:針對居民用戶的電費(fèi)指標(biāo)和電力公司的收益指標(biāo)，建立下面的分目標(biāo)函數(shù)方 程和約束方程，將電力公司和居民用戶的互動(dòng)轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化問題：式中Z1指居民用戶的用電費(fèi)用，X(i)指用戶消耗的功率，?表示用戶消耗功率的平均 值，Xmin和Xmax分別指用戶消耗功率的下限和上限;p(i)表示第i個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的電價(jià)，k(i) 表示第i個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的電價(jià)系數(shù)，即功率返送電力公司用戶所獲得的補(bǔ)貼與電價(jià)的比值； XDC(i)表示第i個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的光伏陣列發(fā)出的功率，Xdis(i)表示蓄電池的功率，正表示放 電，負(fù)表示充電，Xe表示熱水器的額定功率，Xth(i)表示熱水器的開關(guān)狀態(tài);Xtr(i)指一天內(nèi) 第i個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)電力公司與用戶輸送的功率傳輸，正表示電力公司向用戶傳輸功率，負(fù)表 示用戶向電力公司傳輸功率，At表示每個(gè)時(shí)間間隔的長度;P是電價(jià)向量，電價(jià)采用峰谷電 價(jià)，即一天內(nèi)包含兩種電價(jià);η是N維元素全為1的向量，Pmin和pmax為電價(jià)的下限和上限，p(i) 為第i時(shí)間間隔內(nèi)的電價(jià)，P。指未實(shí)行分時(shí)電價(jià)時(shí)電力公司售電的電價(jià)；電力公司目標(biāo)Z2即 電力公司售電的收益可W表述為電價(jià)P的函數(shù)； 第二步:建立電力公司與居民用戶的博弈模型 Γ 化，X，P，Z1，Z2) Η是局中人集合，H= {1,2}，局中人1指用戶，局中人巧旨電力公司;X是局中人1的策略集 合，P是局中人2的策略集合； 第Ξ步:通過將局中人的決策集合分成多個(gè)小的區(qū)域，通過運(yùn)個(gè)區(qū)域內(nèi)某個(gè)點(diǎn)的值近 似代替運(yùn)個(gè)區(qū)域內(nèi)目標(biāo)函數(shù)值的方法，通過優(yōu)化得到居民用戶與電力公司博弈的納什均衡 解； 第四步納什均衡解為基礎(chǔ)，根據(jù)討價(jià)還價(jià)原理，改變電力公司與居民用戶的目標(biāo)函 數(shù)，計(jì)算得到居民用戶與電力公司的合作博弈解； 第五步:根據(jù)最終得到的合作博弈解，制定電價(jià)，并設(shè)計(jì)居民用戶的用電方案。
【文檔編號】G06Q50/06GK105844490SQ201610164358
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】王繼東, 楊羽昊
【申請人】天津大學(xué)