基于主从博弈的电氢综合能源系统优化运行方法

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.003

电器与能效管理技术 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (7): 14-22.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.003

基于主从博弈的电氢综合能源系统优化运行方法

万立新¹, 陆立民¹, 陆怀谷¹, 韩钰倩², 葛乐²

1.国网江苏省电力有限公司常州供电分公司, 江苏常州 213003
2.南京工程学院电力工程学院, 江苏南京 211167

收稿日期:2021-02-04 出版日期:2021-07-30 发布日期:2021-10-13
作者简介:万立新(1971—),男,工程师,主要从事配电网与储能工程技术研究与管理。|陆立民(1970—),男,高级工程师,主要从事新能源与电力系统工程技术研究与管理。|陆怀谷(1971—),男,高级工程师,主要从事新能源与电力系统工程技术研究与管理。
基金资助:
* 国网江苏省电力有限公司科技项目(J2019081)

Optimal Operation Method of Electric-Hydrogen Integrated Energy System Based on Master-Slave Game

WAN Lixin¹, LU Limin¹, LU Huaigu¹, HAN Yuqian², GE Le²

1. Changzhou Power Supply Company,State Grid Jiangsu Electric Power Co.,Ltd., Changzhou 213003, China
2. School of Electrical Engineering,Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China

Received:2021-02-04 Online:2021-07-30 Published:2021-10-13

摘要/Abstract

摘要：

为使电氢综合能源系统(EHIES)整体经济效益最优和氢气最优分配,提出基于主从博弈的EHIES优化运行方法和策略求解算法。首先,设计EHIES基本架构,构建产销一体化结构;其次,基于主从博弈思想,将储能行为和售氢行为看作是电氢综合能源系统运营商的两个虚拟博弈者,并将运营商视作领导者,两虚拟博弈者视作跟随者,领导者根据跟随者需求决定氢价,跟随者根据领导者策略调整各时段购氢和售电功率、用氢负荷响应量,建立一主两从的主从博弈模型;再次,在遗传算法中引入信息熵计算初始种群和设计适应度函数,并求解模型。最后,算例结果表明,所提模型可有效提高系统整体经济效益,且改进的信息熵遗传算法具有较强的寻优能力、求解精度和稳定性。

关键词: 主从博弈, 电氢综合能源系统, 氢储能, 优化运行

Abstract:

In order to optimize the overall economic benefit and hydrogen distribution of the electric hydrogen integrated energy system,a master-slave game based optimal operation method and strategy solving algorithm for the electric hydrogen integrated energy system are proposed in this paper.Firstly,the basic architecture of the electric and hydrogen integrated energy system is designed,and the integrated structure of production and marketing is constructed.Secondly,based on the idea of master-slave game,the energy storage behavior and hydrogen sales behavior are regarded as two virtual players of the electric hydrogen integrated energy system operators.The operator was regarded as the leader,and the two virtual players were regarded as the followers.A master-slave game model of one master and two slaves was established.Thirdly,information entropy is introduced into the genetic algorithm to calculate the initial population and design the fitness function,and the model is solved.Finally,the results of an example show that the proposed model can effectively improve the overall economic benefit of the system,and the improved information entropy genetic algorithm has a strong ability of optimization,solution accuracy and stability.

Key words: master-slave game, electric hydrogen integrated energy system, hydrogen storage system, optimal operation

中图分类号:

TM73

万立新, 陆立民, 陆怀谷, 韩钰倩, 葛乐. 基于主从博弈的电氢综合能源系统优化运行方法[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(7): 14-22.

WAN Lixin, LU Limin, LU Huaigu, HAN Yuqian, GE Le. Optimal Operation Method of Electric-Hydrogen Integrated Energy System Based on Master-Slave Game[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2021, 0(7): 14-22.

图/表 14

图1

图2

图3

图4

表1

图5

图6

图7

图8

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表2

表3

表4

表5

参考文献 21

[1]	FU P, PUDJIANTO D, ZHANG X, et al. Integration of hydrogen into multi-energy systems optimisation[J]. Energies, 2020, 13(7):1606. doi: 10.3390/en13071606
[2]	赵波, 赵鹏程, 胡娟, 等. 用于波动性新能源大规模接入的氢储能技术研究综述[J]. 电器与能效管理技术, 2018(16):1-7.
[3]	ZHOU S Y, SUN K Y, WU Z, et al. Optimized operation method of small and medium-sized integrated energy system for P2G equipment under strong uncertainty[J]. Energy, 2020, 199:117269. doi: 10.1016/j.energy.2020.117269
[4]	黄涛, 许志鹏, 葛乐. 考虑风电出力随机特性的氢储能综合能源系统优化调度[J]. 电器与能效管理技术, 2020(5):72-77.
[5]	降国俊, 崔双喜, 樊小朝, 等. 考虑电转氢气过程及综合需求响应的电-氢-气综合能源系统协调优化运行[J]. 可再生能源, 2021, 39(1):88-94.
[6]	滕云, 孙鹏, 罗桓桓, 等. 计及电热混合储能的多源微网自治优化运行模型[J]. 中国电机工程学报, 2019, 39(18):5316-5324.
[7]	刘继春, 周春燕, 高红均, 等. 考虑氢能-天然气混合储能的电-气综合能源微网日前经济调度优化[J]. 电网技术, 2018, 42(1):170-178.
[8]	朱俊澎, 袁越, 吴涵. 考虑移动氢储能和高密度可再生能源的主动配电网优化调度[J]. 电力自动化设备, 2020, 40(12):42-48.
[9]	邓智宏, 江岳文. 考虑制氢效率特性的风氢系统容量优化[J]. 可再生能源, 2020, 38(2):259-266.
[10]	高乾恒, 黄帅飞, 李二超, 等. 市场环境下含氢储能的售电公司优化调度[J]. 电力建设, 2019, 40(4):42-48.
[11]	孙伟卿, 刘晓楠, 向威, 等. 基于主从博弈的负荷聚合商日前市场最优定价策略[J]. 电力系统自动化, 2021, 45(1):159-167.
[12]	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.
[13]	李咸善, 杨宇翔. 基于双向电价补偿的含氢储能风电和梯级水电联合优化调度[J]. 电网技术, 2020, 44(9):3297-3305.
[14]	李锰, 王利利, 刘向实, 等. 基于门当户对遗传算法的配电网多目标主动重构研究[J]. 电力系统保护与控制, 2019, 47(7):30-38.
[15]	谢文旺, 孙云莲, 易仕敏, 等. 一种基于改进VPGA优化Elman神经网络的电力线通信数据处理算法[J]. 电力系统保护与控制, 2019, 47(6):58-65.
[16]	张涛, 章佳莹, 王凌云, 等. 计及用户电价响应的微网和配电网联合调度运行模型[J]. 电力自动化设备, 2018, 38(5):177-183.
[17]	刘金朋, 侯焘. 氢储能技术及其电力行业应用研究综述及展望[J]. 电力与能源, 2020, 41(2):230-233,247.
[18]	杨昌海, 万志, 刘正英, 等. 氢综合利用经济性分析[J]. 电器与能效管理技术, 2019(18):77-82.
[19]	王海洋, 李珂, 张承慧, 等. 基于主从博弈的社区综合能源系统分布式协同优化运行策略[J]. 中国电机工程学报, 2020, 40(17):5435-5444.
[20]	李志鹏, 陈堂贤. 基于变分模态分解和改进鲸鱼算法优化的神经网络风速预测模型[J]. 电器与能效管理技术, 2019(11):24-31.
[21]	涂京, 周明, 宋旭帆, 等. 居民用户参与电网调峰激励机制及优化用电策略研究[J]. 电网技术, 2019, 43(2):443-451.

参数	数值
制氢耗损系数	0.6
燃料电池耗损系数	0.6
氢气充放效率/%	98
燃料电池单位成本/(元·kW^-1)	4 500
电解槽单位成本/(元·kW^-1)	2 210

场景	EHIESO利润/元	ESB利润/元	HSB成本/元
场景1	452.28	301.65	3 510.22
场景2	509.52	98.95	1 390.02
场景3	672.65	85.51	898.90

算法	最好解	平均解	最优解标准差
传统遗传算法	2.912	6.658	3.453
改进遗传算法	2.491	3.721	1.945

算法	最好解	平均解	最优解标准差
传统遗传算法	7.077	12.721	17.062
改进遗传算法	2.619	7.346	2.921

算法	最好解	平均解	最优解标准差
传统遗传算法	0.247	60.584	181.152
改进遗传算法	0.142	24.268	36.002

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Optimal Operation Method of Electric-Hydrogen Integrated Energy System Based on Master-Slave Game

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[1]	李学军, 张一瑾, 赵尔敏, 张文庆, 高飞, 袁铁江. 接入氢储能的低压直流系统及其商业模式构建[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(7): 29-33.
[2]	翁智敏, 朱振山, 温步瀛, 郑海林, 陈哲盛, 林文键. 高比例新能源电力系统研究综述[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(11): 1-7.
[3]	司杨, 陈来军, 麻林瑞, 高梦宇, 陈晓弢, 梅生伟. 考虑氢储能热平衡的风-氢混合系统优化调度方法[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(11): 15-21.
[4]	黄涛, 许志鹏, 葛乐. 考虑风电出力随机特性的氢储能综合能源系统优化调度[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(5): 72-77.
[5]	饶宇飞, 司学振, 谷青发, 杨海晶. 储能技术发展趋势及技术现状分析[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(10): 7-9.