基于博弈均衡多学科协同理论的城市综合能源系统优化与评估

谢敏; 叶佳南; 刘明波; 宁楠; 姚璐

doi:10.7500/AEPS20220115003

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基于博弈均衡多学科协同理论的城市综合能源系统优化与评估

“双碳”目标下的城市能源系统 | 更新时间：2025-06-16

- 基于博弈均衡多学科协同理论的城市综合能源系统优化与评估
- Optimization and Evaluation of Urban Integrated Energy System Based on Game Equilibrium- Multidisciplinary Collaborative Theory
- 电力系统自动化 2022年46卷第17期页码：102-113
- 作者机构：
  
  1.华南理工大学电力学院,广东省广州市 510640
  2.广东省绿色能源技术重点实验室(华南理工大学),广东省广州市 510640
  3.贵州电网有限责任公司贵安供电局,贵州省贵阳市 550000
- 作者简介：
  
  谢敏(1978—)，女，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：电力系统优化规划与运行控制。E-mail：minxie@scut.edu.cn
  叶佳南(1997—)，男，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：综合能源系统优化运行与控制。E-mail：yjn949011141@163.com
  刘明波(1964—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统优化运行与智能控制。E-mail：epmbliu@scut.edu.cn
- 基金信息：
  
  广东省自然科学基金资助项目(2021A1515012245);中央高校基本科研业务费重大产学研合作扶持专项(x2dlD2201280)
- DOI：10.7500/AEPS20220115003
  中图分类号：
- 收稿日期：2022-01-15，
  
  修回日期：2022-04-03，
  
  网络出版日期：2022-06-14，
  
  纸质出版日期：2022-09-10
- 稿件说明：
移动端阅览
谢敏,叶佳南,刘明波等.基于博弈均衡多学科协同理论的城市综合能源系统优化与评估[J].电力系统自动化,2022,46(17):102-113.

XIE Min,YE Jianan,LIU Mingbo,et al.Optimization and Evaluation of Urban Integrated Energy System Based on Game Equilibrium- Multidisciplinary Collaborative Theory[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(17):102-113.
谢敏,叶佳南,刘明波等.基于博弈均衡多学科协同理论的城市综合能源系统优化与评估[J].电力系统自动化,2022,46(17):102-113. DOI： 10.7500/AEPS20220115003.

XIE Min,YE Jianan,LIU Mingbo,et al.Optimization and Evaluation of Urban Integrated Energy System Based on Game Equilibrium- Multidisciplinary Collaborative Theory[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(17):102-113. DOI： 10.7500/AEPS20220115003.

摘要

随着新能源不断接入，城市综合能源系统呈现高耦合、高自由度特性。利用不同形式能源间的相互转化关系，可实现多能流协同调整并提高能源利用效率。以总运行成本最小为系统目标函数，综合考虑以电网为枢纽平台的城市综合能源系统网络构架和运行方式，建立了分布式能源单元、冷热电三联供系统、天然气网、城市配电网联合优化运行模型。以多能流控制自由度作为城市综合能源系统多能流灵活性评估指标，采用博弈均衡多学科协同优化理论设立不同考虑角度下的并行子学科对模型进行求解。该方法在多学科协同理论的基础上实现对一致性约束和子学科目标改进，克服了多学科协同优化理论收敛慢、局部最优的问题。通过4节点分布式能源单元、6节点冷热电三联供系统接入33节点城市片区配电网并耦合7节点天然气系统的算例验证了所提模型和算法的可行性与有效性。

Abstract

With the continuous access of new energy

the urban integrated energy system presents the characteristics of high coupling and high freedom degree. Using the mutual transformation relationship between different forms of energy

the multi-energy flow collaborative adjustment is realized to improve the energy utilization efficiency. Taking the minimum total operation cost as the system objective function and comprehensively considering the network architecture and operation mode of the urban integrated energy system with power grid as the hub platform

the joint optimal operation model of distributed energy unit

combined cooling

heating and power system

natural gas network and urban distribution network is established. Considering the multi-energy flow control of freedom degree as the multi-energy flow flexibility evaluation index of the urban integrated energy system

the game equilibrium-multidisciplinary collaborative optimization theory is used to establish parallel sub-disciplines from different perspectives to solve the model. This method improves the consistency constraints and sub-discipline objectives on the basis of multidisciplinary collaborative optimization theory

and overcomes the problems of slow convergence and local optimization of multidisciplinary collaborative optimization theory. The feasibility and effectiveness of the proposed model and algorithm are verified by an example of connecting a 4-bus distributed energy unit and a 6-bus combined cooling

heating and power system to a 33-bus urban area distribution network

which is coupled with a 7-bus natural gas network.

关键词

Keywords

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