基于讨价还价博弈的分布式能源合作收益分配策略

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1、基于讨价还价博弈的分布式能源合作收益分配策略ProfitAllocationStrategyforCooperativeDistributedEnergyResourcesBasedonBargainingGame学科专业：电气工程作者姓名：王锦桥指导教师：刘怀东副教授天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十二月中文摘要随着传统能源的日益枯竭与智能电网技术的不断发展，以可再生能源为主要形式的分布式能源（DERs）越来越多地以虚拟发电厂（VPP）的形式接入电力系统运行。然而，VPP内参与合作的DERs往往分属不同的利益实体，其合作博弈的性质及合作收益的公平、合理分配是十分重要的理论与

2、实际问题。本文以多投资主体的VPP为研究对象，在两结算制能量市场下，采用计及风险的两阶段随机优化竞标模型作为DERs合作博弈的特征函数。立足于DERs的运行特性，深入分析了其合作剩余的产生原因，从物理含义及数学推导两方面证明了该合作博弈满足超可加性。针对收益分配问题，基于讨价还价博弈理论，通过效用函数反映风险厌恶程度，综合考虑边际贡献、间歇性电源的预测能力、平衡市场的惩罚力度等因素量化谈判力水平，从而建立了DERs联合参与短期能量市场的收益分配模型。通过对VPP的实际算例分析，验证了DERs合作博弈的超可加性以及收益分配模型的可行性与合理性。DERs合作博弈的超可加性为DERs的合作与

3、推广奠定了理论基础；该收益分配模型可有效评价各DER的特性，保证分配的相对公平性、联盟的稳定性，并可对其行为形成正向激励和引导，提高其经济利益。关键词：虚拟发电厂，分布式能源，博弈论，利益分配，谈判力IABSTRACTWiththeincreasingdepletionoftraditionalenergyandthecontinuousdevelopmentofsmartgridtechnology,distributedenergyresources(DERs)mainlycomposedofrenewableenergysourcesmoreandmoreaccesstopowe

4、rsystemoperationintheformofvirtualpowerplant(VPP).However,DERsparticipatinginVPPoftenbelongtodifferentinterestentities,andthecharacteristicsoftheircooperativegameandfairandreasonableallocationofcooperationprofitareveryimportanttheoreticalandpracticalproblems.Inthispaper,theVPPwithmultipleinvesto

5、rsistakenastheresearchobject.Underthetwo-settlementenergymarket,thetwo-stagestochasticoptimizationbiddingmodelconsideringriskistakenasthecharacteristicfunctionoftheDERs’cooperativegame.BasedontheoperationalcharacteristicsofDERs,thecauseofitscooperativesurplusisdeeplyanalyzed,anditisprovedthatthe

6、cooperativegamesatisfiessuperadditivityfromaspectsofphysicalmeaningandmathematicaldeduction.Aimingattheproblemofprofitallocation,basedonthetheoryofbargaininggame,utilityfunctionisusedtoreflectthedegreeofriskaversion.Consideringthemarginalcontribution,theforecastingaccuracyofintermittentpowergene

7、rationandthepunishmentstrengthofbalancingmarket,thebargainingpowerofeachDERisquantified.Then,anovelprofitallocationmodelofDERs’jointparticipationintheshort-termenergymarketisbuilt.ThesuperadditivityofDERs’cooperativegameandt