考虑共享储能多套餐租赁的多微电网与配电网的协调最优运行

《Journal of Energy Storage》：Coordinated optimal operation of multi-microgrids and distribution network considering shared energy storage multi-package leasing

本文提出一种考虑共享储能系统多包租赁的配电网与多微网协同优化策略，通过主从博弈模型实现储能服务定价，基于合作博弈模型分配收益，并利用IEEE 33节点系统仿真验证了方法的有效性。

　　

张凯宇|陈健|张文|魏美佳|林达

教育部电力系统智能调度与控制重点实验室，山东大学，济南，250061，中国

摘要

为了进一步探索配电网（DN）与多个微电网（MMGs）内部各主体之间的合作潜力，并提高能源存储的利用率，本文提出了一种考虑共享能源存储系统（SESS）多包租赁的DN和MMGs合作最优运行策略。首先，DN和MMGs作为一个合作联盟进行运营，DN通过利用MMGs提供的无功功率来确保系统的安全性并优化其运行。其次，考虑到MMGs对SESS的租赁以促进可再生能源的本地消费，在SESS与MMGs-DN联盟之间建立了一个主从博弈模型。SESS作为“主人”设计两种类型的租赁包，而MMGs作为“奴隶”选择租赁包以及能源存储的使用量。随后，基于纳什讨价还价理论，构建了一个两阶段的合作收益分配模型，用于确定MMGs参与DN优化的无功功率激励价格以及MMGs之间的点对点（P2P）交易价格，从而实现联盟参与者的双赢。最后，基于修改后的IEEE 33节点系统进行了仿真，结果证明了所提方法的有效性。

术语表

符号说明

一个足够大的正数$h$粒子群优化（PSO）迭代的索引$H$PSO的最大迭代次数$k$ADMM迭代次数的索引 $\pi \left(i\right)$以i为终端节点的支路头节点的集合 $\phi \left(i\right)$集合

A. 集合与索引
$i$	微电网（MG）的索引
$N_{\mathrm{MG}}$	微电网的数量
$N_{\mathrm{bus}}$	配电网节点的集合
$N_p$	与MGi进行P2P交易的其他节点的集合
$N_s$	生成的场景数量
$L$	支路的集合
$t$	时间段的索引
$T$	时间槽的集合
$M$

DN-MMGs-SESS合作运行框架

DN-MMGs-SESS合作运行框架如图1所示。SESS通过连接线与每个MG相连，MGs之间没有连接线，电力共享通过DN的线路实现。DN和MMGs形成一个大型联盟结构，MGs中的光伏（PV）和风力涡轮机（WT）产生的无功功率可以为DN提供支持，确保无功功率优化的安全性和经济效益。SESS提供商（SESSP）

SESS的优化模型

SESSP可以提供多种租赁包。A包通过容量租赁方式收费。SESSP可以通过设定每天每MW/MWh的价格为MGs提供容量租赁服务，MGs可以根据实际需求租赁特定的ESS容量。在租赁期间，MG可以在允许的容量范围内自由使用能源存储资源，对充放电周期的数量没有任何限制。SESSP从A包中获得的总收入为

模型求解方法

模型求解过程分为主从博弈模型求解和合作博弈模型求解。解决方案的流程图如图2所示。

案例研究

本文中开发的程序使用MATLAB编写。优化模型是通过YALMIP工具箱建立的，由GUROBI和MOSEK求解。

结论

为了提高系统运行的安全性和经济性，本文提出了一种考虑SESS多包租赁的DN和MMGs之间的合作最优运行策略。基于混合博弈，建立了一个DN-MMGs-SESS系统的合作交易框架。在该框架中，DN和MMGs构成一个合作博弈模型，而DN-MMGs联盟和SESS构成一个主从博弈模型。仿真结果如下：

• 1)
  通过设计不同的定价策略

CRediT作者贡献声明

张凯宇：撰写——原始稿件、可视化、验证、方法论、调查、形式分析、数据整理、概念化。 陈健：撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、资金获取、概念化。 张文：监督、项目管理、方法论。 魏美佳：方法论、概念化。 林达：软件开发、项目管理。

作者声明

我们声明本手稿是原创的，之前未发表过，目前也没有其他地方正在考虑发表。 我们确认所有列出的作者都已阅读并批准了本手稿，且没有其他符合作者资格但未列入名单的人。我们进一步确认手稿中作者的顺序已得到所有人的同意。 我们理解通讯作者是唯一的联系人。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（项目编号：52477105）的支持。