综合能源系统的主从复合博弈策略及多目标运行优化方法的研究

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1、硕士学位论文综合能源系统的主从复合博弈策略及多目标运行优化方法的研究作者姓名吴利兰学科专业电力系统及其自动化指导教师吴青华教授所在学院电力学院论文提交日期2018年4月Theleader-followergametheorystrategyandmulti-objectiveoperationoptimizationoftheintegratedenergysystemsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuLilanSupervisor：Prof.WuQinghuaSouthChina

2、UniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TM732学校代号：10561学号：201520111164华南理工大学硕士学位论文综合能源系统的主从复合博弈策略及多目标运行优化方法的研究作者姓名：吴利兰指导教师姓名、职称：吴青华教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：电力系统及其自动化研究方向：综合能源系统的运行优化论文提交日期：2018年4月15日论文答辩日期：2018年6月2日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：陈晓东委员：季天瑶、李梦诗、李志刚、张禄亮华南理工大学学位论文原创性声明本

3、人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：2018年6月2日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以

4、公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：保密，（校保密委员会审定为涉密学位时间：年月日）于年月日解密后适用本授权书。不保密,同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：2018年6月2日指导教师签名：日期：2018年6月2日作者联系电话：电子邮箱联系地址（含邮编）

5、摘要目前，化石能源的枯竭和环境污染等问题的日益严峻，全球对提高能源的利用和管理效率，实现能源和环境的可持续发展的需求更为迫切。其中可实现电、天然气、热能和可再生能源等多种能源的综合利用，整合多种能源的生产方式的综合能源系统具有效率高，能耗低的优点，在近年来得到了广泛的工程应用。在传输网络的运行优化方面，随着天然气发电占发电量比重的加大，天然气网和电网的耦合越来越密切，天然气网和电网的联合运行优化问题在学术界得到热烈讨论。然而仅考虑经济性指标已经不能满足当今社会对节能减排的迫切需求。对于具有多个目标的优化问题，特别是存在冲突关系的多个目标，单目标方法已不再适

6、用。此外，综合能源系统中还包含生产冷、热、电多种终端能源的分布式能源站和有多种能源需求的用户。在未来开放的能源市场中，他们将在交互中追求各自的利益目标。比如在工业园区中，分布式能源站与用户之间需要制定关于多种能源交易的套餐合同。面对未来复杂的综合能源系统，参与者要如何制定关于多种能源的交互策略来实现收益最大化也是现今研究的热点。本文针对综合能源系统中的这两方面问题展开了多目标优化方法和博弈策略的相关研究。（1）针对电网和天然气网的联合运行优化问题，本文考虑兼顾经济性和环保性两方面性能，采用群搜索多目标优化算法和证据推理决策方法。首先建立了通过燃气机组产生耦

7、合的气-电网联合运行模型。其中天然气网的模型中包含了气井、管道、压气机和负荷，并且通过牛顿拉夫逊方法来求解天然气网的管道流量模型。本文同时优化气-电网的运行成本和污染气体排放量两个存在冲突关系的目标，通过多目标群搜索优化方法求解得到帕累托解集，再运用证据推理决策方法在帕累托解集中决策出最优解，为气-电网的联合运行优化提供方法建议。（2）针对综合能源系统中分布式能源站和用户之间关于电能和热能的最优交互策略问题，本文提出了一个基于主从复合的Stackelberg博弈的能源交互模型，用于分布式能源站与具有电和热需求的工商业大用户之间制定套餐合同时决策出双方的均衡

8、交互策略。需要强调的是，本文中的用户主要指有电和热需求的工商业用户