Distributed Optimization of Integrated Energy System Based on Cooperative Game in Uncertain Environment

YAO Wenliang; WANG Chengfu; ZHAO Yufei; ZHANG Zhenwei; GUAN Qiang

doi:10.7500/AEPS20211010001

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Distributed Optimization of Integrated Energy System Based on Cooperative Game in Uncertain Environment

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Distributed Optimization of Integrated Energy System Based on Cooperative Game in Uncertain Environment
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 20, Pages: 43-53(2022)
- 作者机构：
  
  1.山东大学电气工程学院，山东省济南市 250061
  2.国网山东省电力公司潍坊供电公司，山东省潍坊市 261621
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(U2166208)
- DOI：10.7500/AEPS20211010001
  CLC：
- Received：10 October 2021，
  
  Revised：2022-01-12，
  
  Published Online：11 April 2022，
  
  Published：25 October 2022
- 稿件说明：
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姚文亮,王成福,赵雨菲等.不确定性环境下基于合作博弈的综合能源系统分布式优化[J].电力系统自动化,2022,46(20):43-53.

YAO Wenliang,WANG Chengfu,ZHAO Yufei,et al.Distributed Optimization of Integrated Energy System Based on Cooperative Game in Uncertain Environment[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(20):43-53.
姚文亮,王成福,赵雨菲等.不确定性环境下基于合作博弈的综合能源系统分布式优化[J].电力系统自动化,2022,46(20):43-53. DOI： 10.7500/AEPS20211010001.

YAO Wenliang,WANG Chengfu,ZHAO Yufei,et al.Distributed Optimization of Integrated Energy System Based on Cooperative Game in Uncertain Environment[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(20):43-53. DOI： 10.7500/AEPS20211010001.

摘要

对于含有多个园区级主体的多园区综合能源系统，其优化运行过程中面临着多主体利益分配冲突、信息隐私保护以及风光出力随机波动等挑战性问题。对此，在考虑风光不确定性影响下，提出一种基于合作博弈的多园区综合能源系统分布式优化方法。首先，基于博弈论建立多园区系统合作博弈模型，并根据Shapley值进行利益分配；其次，采用交替方向乘子法解耦不同园区级系统，通过交互迭代实现分布式求解，解决多主体参与下的信息隐私保护问题；再次，结合场景法与条件风险价值理论量化表达风光出力的随机波动特性，建立不确定性环境下的系统优化模型并求解；最后，通过算例仿真验证了所提模型在提升整体经济效益、确保各主体信息安全性以及适应不确定性环境方面的有效性。

Abstract

The optimization operation process of the multi-park integrated energy system with multiple park-level subjects faces challenging problems such as interest distribution conflicts among multiple subjects

information privacy protection

and random fluctuation of wind and photovoltaic output. Therefore

a distributed optimization method for the multi-park integrated energy system is proposed based on the cooperative game. Firstly

a multi-park cooperative game model is established based on the game theory

and the profit is distributed according to the Shapley value. Secondly

the alternating direction method of multipliers is adopted to decouple different park systems

and the distributed solution is realized by interactive iteration to solve the problem of information privacy protection with multi-subject participation. Thirdly

the stochastic fluctuation characteristics of the wind and photovoltaic output are quantitatively expressed by combining the scenario method with the conditional value at risk theory

and the system optimization model in an uncertain environment is established and solved. Finally

the effectiveness of the proposed model in improving the overall economic benefit

ensuring the information security of each subject

and adapting to an uncertain environment are verified by a simulation example.

关键词

Keywords

references

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