基于能量共享的综合能源系统群多主体实时协同优化策略

王怡; 王小君; 孙庆凯; 张义志; 刘曌; 和敬涵

doi:10.7500/AEPS20210511007

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基于能量共享的综合能源系统群多主体实时协同优化策略

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于能量共享的综合能源系统群多主体实时协同优化策略
- Multi-agent Real-time Collaborative Optimization Strategy for Integrated Energy System Group Based on Energy Sharing
- 电力系统自动化 2022年46卷第4期页码：56-65
- 作者机构：
  
  北京交通大学电气工程学院，北京市 100044
- 作者简介：
  
  王怡(1997—)，男，硕士研究生，主要研究方向：综合能源系统优化运行分析与博弈论应用。E-mail： 19121499@bjtu.edu.cn
  王小君(1978—)，男，通信作者，博士生导师，主要研究方向：电力系统分析与控制、综合能源系统优化运行。E-mail：xjwang1@bjtu.edu.cn
  孙庆凯(1992—)，男，博士研究生，主要研究方向：人工智能在综合能源系统中的应用。E-mail：sunqingkai_123@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51977005)
- DOI：10.7500/AEPS20210511007
  中图分类号：
- 收稿：2021-05-11，
  
  修回：2021-08-30，
  
  网络出版：2021-11-10，
  
  纸质出版：2022-02-25
- 稿件说明：
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王怡,王小君,孙庆凯等.基于能量共享的综合能源系统群多主体实时协同优化策略[J].电力系统自动化,2022,46(4):56-65.

WANG Yi,WANG Xiaojun,SUN Qingkai,et al.Multi-agent Real-time Collaborative Optimization Strategy for Integrated Energy System Group Based on Energy Sharing[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(4):56-65.
王怡,王小君,孙庆凯等.基于能量共享的综合能源系统群多主体实时协同优化策略[J].电力系统自动化,2022,46(4):56-65. DOI： 10.7500/AEPS20210511007.

WANG Yi,WANG Xiaojun,SUN Qingkai,et al.Multi-agent Real-time Collaborative Optimization Strategy for Integrated Energy System Group Based on Energy Sharing[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(4):56-65. DOI： 10.7500/AEPS20210511007.

摘要

建设多主体参与的区域综合能源市场是中国能源市场发展的主要方向，但是综合能源系统一般规模较小，用能行为难以掌握，如何处理能源需求预测不准造成的能量偏差成为市场交易的关键问题。通过能量共享方式实现综合能源系统集群参与日前-实时市场，是处理能量偏差的有力途径。设计了基于供应侧多主体竞价互动、需求侧多主体能量共享的综合能源日前-实时市场框架。在此基础上，需求侧园区运营商内部通过能源枢纽模型进行运行优化

外部采用能量共享方式展开交易，并采用合作博弈的Shapley值法对多主体联合运营效益再分配，实现多主体实时协同优化。最后，算例分析表明所提的交易机制和能量共享策略能够在平抑能量偏差的同时有效提升市场各主体利益。

Abstract

As for the main trend of the development of energy markets in China

it lies in the construction of a multi-agent regional integrated energy market. However

the integrated energy system is generally small in scale

which thus has difficulty in mastering the behavior of energy consumption. The key problem of market transaction is how to deal with the energy deviation caused by inaccurate energy demand prediction. The participation of the integrated energy system group in the day-ahead and real-time market through energy sharing is the powerful way to deal with energy deviation. An integrated energy day-ahead and real-time market framework based on multi-agent bidding interaction on the supply side and multi-agent energy sharing on the demand side is designed. Based on this

the internal business of the park operators on the demand side adopts the energy hub model to carry out the operation optimization

while adopting energy sharing mode in the external end to carry out the transaction

and uses the Shapley value method of cooperative game to reallocate the benefits of multi-agent joint operation

so that the real-time collaborative optimization of multi-agent can be realized. Finally

it indicates that the proposed trading mechanism and energy sharing strategy can effectively enhance the interests of the market participants while stabilizing the energy deviation according to the analysis of the case.

关键词

Keywords

references

刁涵彬，李培强，王继飞，等 . 考虑电/热储能互补协调的综合能源系统优化调度［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 21 ）： 4532 - 4543 .

DIAO Hanbin ， LI Peiqiang ， WANG Jifei ， et al . Optimal dispatch of integrated energy system considering complementary coordination of electric/thermal energy storage ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 21 ）： 4532 - 4543 .

卢强，陈来军，梅生伟 . 博弈论在电力系统中典型应用及若干展望［J］. 中国电机工程学报， 2014 ， 34 （ 29 ）： 5009 - 5017 .

LU Qiang ， CHEN Laijun ， MEI Shengwei . Typical applications and prospects of game theory in power system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2014 ， 34 （ 29 ）： 5009 - 5017 .

向恩民，高红均，刘畅，等 . 基于供需双侧博弈互动的园区多能运营商能源交易优化决策［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2020-06-04 ］. https：//doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.191954 https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.191954 .

XIANG Enmin ， GAO Hongjun ， LIU Chang ， et al . Optimal decision of energy trading for community multi-energy operator based on game interaction with supply and demand sides ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2020-06-04 ］. https：//doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.191954 https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.191954 .

熊宇峰，司杨，郑天文，等 . 基于主从博弈的工业园区综合能源系统氢储能优化配置［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 3 ）： 507 - 516 .

XIONG Yufeng ， SI Yang ， ZHENG Tianwen ， et al . Optimal configuration of hydrogen storage in industrial park integrated energy system based on Stackelberg game ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 3 ）： 507 - 516 .

刘志坚，刘瑞光，梁宁，等 . 一种基于博弈论的多微网能源交易方法［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 2 ）： 587 - 595 .

LIU Zhijian ， LIU Ruiguang ， LIANG Ning ， et al . Energy trading method of multi-microgrids based on game theory ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 2 ）： 587 - 595 .

崔明勇，宣名阳，卢志刚，等 . 基于合作博弈的多综合能源服务商运行优化策略［J/OL］. 中国电机工程学报： 1 - 18 ［ 2021-04-10 ］. https：//doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.202163 https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.202163 .

CUI Mingyong ， XUAN Mingyang ， LU Zhigang ， et al . Operation optimization strategy of multi integrated energy service companies based on cooperative game theory ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ： 1 - 18 ［ 2021-04-10 ］. https：//doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.202163 https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.202163 .

陈振寰，杨春祥，张柏林，等 . 甘肃电力现货市场双边交易机制设计［J］. 全球能源互联网， 2020 ， 3 （ 5 ）： 441 - 450 .

CHEN Zhenhuan ， YANG Chunxiang ， ZHANG Bailin ， et al . Design of bilateral trading mechanism for Gansu electricity spot market ［J］. Journal of Global Energy Interconnection ， 2020 ， 3 （ 5 ）： 441 - 450 .

王剑晓，夏清，李庚银，等 . 基于多市场均衡的综合能源市场机制设计［J/OL］. 中国电机工程学报： 1 - 15 ［ 2021-08-24 ］. https：//doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.210349 https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.210349 .

WANG Jianxiao ， XIA Qing ， LI Gengyin ， et al . Mechanism design for integrated energy markets based on multi-market equilibrium ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ： 1 - 15 ［ 2021-08-24 ］. https：//doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.210349 https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.210349 .

BARINGO L ， CONEJO A J . Offering strategy of wind-power producer： a multi-stage risk-constrained approach ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2016 ， 31 （ 2 ）： 1420 - 1429 .

FANG X ， CUI M J . Analytical model of day-ahead and real-time price correlation in strategic wind power offering ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2020 ， 8 （ 5 ）： 1024 - 1027 .

李廷钧，韩肖清，杜欣慧 . 计及能量互保行为的综合能源园区多时间尺度调度［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 23 ）： 164 - 172 .

LI Tingjun ， HAN Xiaoqing ， DU Xinhui ， et al . Multi-time scale dispatching for integrated energy park considering energy transfer behavior ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 23 ）： 164 - 172 .

吴伟杰，吴杰康，雷振，等 . 基于CSO优化深度信念网络的园区能源需求预测方法［J/OL］. 电网技术： 1 - 11 ［ 2020-11-02 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx？dbcode=CAPJ&dbname=CAPJLAST&filename=DWJS20201030000&uniplatform=NZKPT&v=j8XooEn0frs7R0l0V7chtrsU5I%25mmd2Bjcc9309FYelmdmV4tEoCDKPYlnFRNFOuGKlU5 https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CAPJ&dbname=CAPJLAST&filename=DWJS20201030000&uniplatform=NZKPT&v=j8XooEn0frs7R0l0V7chtrsU5I%25mmd2Bjcc9309FYelmdmV4tEoCDKPYlnFRNFOuGKlU5 .

WU Weijie ， WU Jiekang ， LEI Zhen ， et al . Energy demand forecasting method of park based on CSO optimized deep belief network ［J/OL］. Power System Technology ： 1 - 11 ［ 2020-11-02 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx？dbcode=CAPJ&dbname=CAPJLAST&filename=DWJS20201030000&uniplatform=NZKPT&v=j8XooEn0frs7R0l0V7chtrsU5I%25mmd2Bjcc9309FYelmdmV4tEoCDKPYlnFRNFOuGKlU5 https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CAPJ&dbname=CAPJLAST&filename=DWJS20201030000&uniplatform=NZKPT&v=j8XooEn0frs7R0l0V7chtrsU5I%25mmd2Bjcc9309FYelmdmV4tEoCDKPYlnFRNFOuGKlU5 .

陈玥，刘锋，魏韡，等 . 需求侧能量共享：概念、机制与展望［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 2 ）： 1 - 11 .

CHEN Yue ， LIU Feng ， WEI Wei ， et al . Energy sharing at demand side： concept， mechanism and prospect ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 2 ）： 1 - 11 .

赵天辉，王建学，陈洋 . 面向综合能源交易的新型城镇分层市场架构和出清算法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 4 ）： 73 - 80 .

ZHAO Tianhui ， WANG Jianxue ， CHEN Yang . Hierarchical market structure and clearing algorithm for integrated energy trading of new-type towns ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 4 ）： 73 - 80 .

梁志飞，陈玮，张志翔，等 . 南方区域电力现货市场建设模式及路径探讨［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 24 ）： 16 - 21 .

LIANG Zhifei ， CHEN Wei ， ZHANG Zhixiang ， et al . Discussion on pattern and path of electricity spot market design in southern region of China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 24 ）： 16 - 21 .

马佳乐，谭忠富，喻小宝，等 . 计及实时电量交易的售电公司日偏差电量考核优化模型［J］. 电力建设， 2019 ， 40 （ 2 ）： 11 - 19 .

MA Jiale ， TAN Zhongfu ， YU Xiaobao ， et al . Optimal model for daily deviation penalty of electricity retailer considering real-time electricity trading ［J］. Electric Power Construction ， 2019 ， 40 （ 2 ）： 11 - 19 .

SHEIKHI A ， RAYATI M ， BAHRAMI S ， et al . Integrated demand side management game in smart energy hubs ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2015 ， 6 （ 2 ）： 675 - 683 .

WANG C ， WEI W ， WANG J H ， et al . Strategic offering and equilibrium in coupled gas and electricity markets ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 1 ）： 290 - 306 .

崔杨，闫石，王铮，等 . 多主体利益制衡的综合能源系统日前-实时出清方法［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 24 ）： 68 - 76 .

CUI Yang ， YAN Shi ， WANG Zheng ， et al . Day-ahead and real-time clearing method of integrated energy system considering interest balance between multiple entities ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 24 ）： 68 - 76 .

陈柏沅，王程，吴陈硕，等 . 基于联合出清机制的电-热综合能源市场均衡分析［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 8 ）： 2848 - 2858 .

CHEN Baiyuan ， WANG Cheng ， WU Chenshuo ， et al . Holistic clearing scheme based market equilibrium analysis of the electricity-heat integrated energy system ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 8 ）： 2848 - 2858 .

郭祚刚，喻磊，胡洋，等 . 基于合作博弈的综合能源服务商现货市场风险规避策略［J］. 中国电力， 2019 ， 52 （ 11 ）： 28 - 34 .

GUO Zuogang ， YU Lei ， HU Yang ， et al . Research on competition strategy of integrated energy service provider under the pool-based market mechanism ［J］. Electric Power ， 2019 ， 52 （ 11 ）： 28 - 34 .

杨莘博，谭忠富，林宏宇，等 . 计及合作联盟的园区综合能源系统随机优化及收益分配模型［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 19 ）： 36 - 46 .

YANG Shenbo ， TAN Zhongfu ， LIN Hongyu ， et al . Stochastic optimization and income allocation model for park integrated energy system considering cooperation alliance ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 19 ）： 36 - 46 .

刘念，赵璟，王杰，等 . 基于合作博弈论的光伏微电网群交易模型［J］. 电工技术学报， 2018 ， 33 （ 8 ）： 1903 - 1910 .

LIU Nian ， ZHAO Jing ， WANG Jie ， et al . A trading model of PV microgrid cluster based on cooperative game theory ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2018 ， 33 （ 8 ）： 1903 - 1910 .

梅生伟，刘锋，魏韡 . 工程博弈论基础及电力系统应用［M］. 北京：科学出版社， 2016 .

MEI Shengwei ， LIU Feng ， WEI Wei . Fundamentals of engineering game theory and application of power systems ［M］. Beijing ： Science Press ， 2016 .

谢畅，王蓓蓓，赵盛楠，等 . 基于双层粒子群算法求解电力市场均衡［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 4 ）： 1170 - 1177 .

XIE Chang ， WANG Beibei ， ZHAO Shengnan ， et al . Equilibrium solution for electricity market based on bi-level particle swarm optimization algorithm ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 4 ）： 1170 - 1177 .

CHAI B ， CHEN J ， YANG Z ， et al . Demand response management with multiple utility companies： a two-level game approach ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2014 ， 5 （ 2 ）： 722 - 731 .

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