(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211173869.7 (22)申请日 2022.09.26 (71)申请人 南京理工大 学 地址 210094 江苏省南京市玄武区孝陵卫 街道孝陵卫 街200号 (72)发明人 柳伟　徐航　 (74)专利代理 机构 合肥市浩智运专利代理事务 所(普通合伙) 34124 专利代理师 郑浩 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06N 5/04(2006.01) G06N 20/00(2019.01)H02J 3/00(2006.01) H02J 3/38(2006.01) H02J 3/46(2006.01) (54)发明名称 一种实现虚拟电厂间发电功率协调的优化 博弈方法 (57)摘要 一种实现虚拟电厂间发电功率协调的优化 博弈方法， 属于新能源电网功率控制技术领域， 解决如何采用博弈策略在多个虚拟电厂间寻找 最优发电方法问题； 通过构建光伏发电、 储能设 备、 负荷的工作状态模型、 成本利润模型模型、 建 立在约束条件 下的博弈策略集、 建立虚拟电厂 博 弈后收益函数， 引入罚函数对博弈行为进行限 制， 确立包含罚函数的虚拟电厂总收益函数， 在 各虚拟电厂发电竞争中引入势博弈模型进行优 化， 通过虚拟电厂间互动找寻最优发电策略， 虚 拟电厂共同承担上层配电网的功率需求， 各虚拟 电厂内部控制中心统一根据内部元件的状态动 态调整发电功率情况； 实现分布式能源、 储能系 统和可调负荷的集中协调和优化， 在满足供电需 求的同时提高经济收益。 权利要求书3页 说明书7页 附图6页 CN 115358633 A 2022.11.18 CN 115358633 A 1.一种实现虚拟电厂间发电功率协调的优化博 弈方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 构建虚拟电厂内部的光伏发电、 储能设备、 负荷的工作状态模型； S2、 建立虚拟电厂内部的光伏发电、 储能设备、 负荷与发电或用电功率相关的成本利润 模型模型； S3、 针对光伏发电、 储能设备以及负荷的发电和用电特性、 环境状况以及对元器件的安 全性， 建立在约束条件下的博 弈策略集； S4、 建立虚拟电厂博弈后收益函数， 引入罚函数对博弈行为进行限制， 保证博弈的收敛 速度和精确性， 最终确立包 含罚函数的虚拟电厂总收益 函数。 2.根据权利要求1所述的一种实现虚拟电厂间发电功率协调的优化博弈方法， 其特征 在于， 步骤S1中所述的构建虚拟电厂内部的光伏发电、 储能设备、 负荷 的工作状态模型如 下： Ⅰ)光伏发电的工作状态模型为 其输出功率， 具体如下式： 其中， Ppv.Nmax是光伏发电模块在标准条件下的最大输出功率， Ir 是光照强度， IrN是标准 条件下的光照强度， T是环境温度， TN是标准条件下的环境温度， kt是光伏发电模块的温度系 数； Ⅱ)储能设备的工作状态模型为 其荷电状态， 具体如下式： 其中， SOC(t ‑1)是储能设备在前一时刻的荷电状态， Pes(t)是储能设备在t时刻的充电 和放电功率， Pes(t)<0是充电模式， Pes(t)>0是放电模式， ηin是充电效率， ηout是放电效率， EN 是储能设备的额定容 量， Δt是 单位时间； Ⅲ)负荷的工作状态模型为可调负荷和不可调负荷的关系， 具体如下式： Pl(t)＝Pual(t)+Pal(t) 其中， Pl(t)是t时刻总负荷功耗， Pual(t)是t时刻的不可调负荷功耗， Pal(t)是t时刻的 可调负荷功耗。 3.根据权利要求2所述的一种实现虚拟电厂间发电功率协调的优化博弈方法， 其特征 在于， 步骤S2中所述的建立虚拟电厂内部的光伏发电、 储能设备、 负荷与发电或用电功 率相 关的成本利 润模型模型的方法如下： a)光伏发电的收入包括： 电力销售收入， 成本包括： 运营和 维护成本， 其成本利润模型 如下式所示： Fpv＝(qPpv‑λpvPpv)Δt 其中， q是售电电价， Ppv是光伏发电的输出功率， λpv是光伏发电模块的单位运行和维护 成本， Δt是 单位时间； b)储能设备在充电时视为负载， 放电时可视为电源， 储能设备的收入为放电模式下的权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115358633 A 2售电收入， 成本为 运维成本， 其成本利 润模型如下式所示： Fes＝(qPes‑λes|Pes|)Δt 其中， Pes是储能充放电功率， Pes<0是充电模式， Pes>0是放电模式， λes是储能设备的单位 运行和维护成本； c)负荷包括可调负荷和不可调负荷， 可根据需要进行调整， 其成本利润模型如下式所 示： Fl＝PlqlΔt 其中， Pl是调节后负荷的总用电量， ql是单位负荷的用电价格。 4.根据权利要求3所述的一种实现虚拟电厂间发电功率协调的优化博弈方法， 其特征 在于， 步骤S 3中所述的针对光伏发电、 储能设备以及负荷的发电和用电特性、 环境状况以及 对元器件的安全性 考虑， 建立在约束条件下的博 弈策略集如下： 1)光伏发电的约束博 弈策略集如下式所示： Spv＝{Ppv： 0≤Ppv≤Ppv.max} 其中， Ppv是光伏发电的输出功率， Ppv.max是光伏最大发电功率， 由光伏组件特性决定； 2)储能设备的约束博 弈策略集如下式所示： Ses＝{Pes： Pes.in.max≤Pes≤Pes.out.max} 其中， Pes是储能充放电功率； 3)负荷的约束博 弈策略集如下式所示： Ses＝{Pes： Pes.in.max≤Pes≤Pes.out.max} 其中， Pl是负荷总用电量， Pl.N是负荷总容 量， Pal.max是最大可调节负荷量。 5.根据权利要求4所述的一种实现虚拟电厂间发电功率协调的优化博弈方法， 其特征 在于， 步骤S4中所述的虚拟电厂博 弈后收益 函数为： 其中， Fi是第i个虚拟电厂的收益， Si是第i个虚拟电厂的策略， SEi是除了第i个虚拟电厂 其余电厂的策略。 6.根据权利要求5所述的一种实现虚拟电厂间发电功率协调的优化博弈方法， 其特征 在于， 步骤S4中所述的罚函数为： 其中， r是罚函数系数， 含义为单位功率超限或不足的惩罚率， Pi是第i个虚拟电厂输出 功率， Pref是功率平衡参 考值， 由上层配电网给 出。 7.根据权利要求6所述的一种实现虚拟电厂间发电功率协调的优化博弈方法， 其特征 在于， 所述的罚函数系数表示 为： r＝r*×2k‑1 其中， r*是一个可变实数， 它随着迭代次数的增 加而减少， k是迭代次数。 8.根据权利要求7所述的一种实现虚拟电厂间发电功率协调的优化博弈方法， 其特征 在于， 步骤S4中所述的包 含罚函数的虚拟电厂总收益 函数为： F＝Fa+Fpun权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115358633 A 3