基于主從博弈的多主體投資多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化配置

潘瑞媛，唐忠，史晨豪，魏敏捷，李安，戴尉陽

(1. 上海電力大學(xué) 電氣工程學(xué)院，上海 200090；2. 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司超高壓分公司，江蘇 南京 211102)

0 引言

在國家提出“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)下，作為可消納新能源、減少碳排放的微電網(wǎng)(microgrid，MG)數(shù)量在不斷增加。一定區(qū)域的配電網(wǎng)中可能存在多個含有不同種類、數(shù)量的分布式能源微電網(wǎng)，若組成多微網(wǎng)系統(tǒng)，進(jìn)行微網(wǎng)間能量傳輸，既能降低多微網(wǎng)系統(tǒng)對配電網(wǎng)的依賴，增強(qiáng)電網(wǎng)供電可靠性，還能促進(jìn)分布式能源就地消納，提高多微網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益[1-4]。

國家發(fā)展改革委與國家能源局為促進(jìn)中國電力市場深化改革，鼓勵各類企業(yè)、能源服務(wù)公司、地方政府等投資建設(shè)微電網(wǎng)項(xiàng)目，電網(wǎng)企業(yè)亦可參與新（改）建微電網(wǎng)。擁有配電網(wǎng)經(jīng)營權(quán)的配電網(wǎng)運(yùn)營商擁有與電網(wǎng)企業(yè)相同的權(quán)利與責(zé)任。一定區(qū)域配電網(wǎng)中存在多個微電網(wǎng)，該多微網(wǎng)系統(tǒng)作為促進(jìn)配電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展和提高配電運(yùn)營效率的發(fā)配電一體化系統(tǒng)，其投資主體將由單主體投資形式向多主體聯(lián)合投資形式轉(zhuǎn)變。但含分布式能源的多微網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)成本高昂，其并網(wǎng)會對電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)潮流和能量流動的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此，若配電網(wǎng)運(yùn)營商參與投資多微網(wǎng)系統(tǒng)，則能減輕建設(shè)壓力，引導(dǎo)多微網(wǎng)有序建設(shè)。如何在平衡不同投資主體利益前提下進(jìn)行多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化配置是亟須解決的重要問題。

目前國內(nèi)外針對不同主體投資微電網(wǎng)的優(yōu)化配置問題已經(jīng)展開了一系列的研究。文獻(xiàn)[5-7]分別對計及可控負(fù)荷、考慮需求側(cè)協(xié)同響應(yīng)、考慮源荷雙側(cè)的不確定性的獨(dú)立微電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化配置。文獻(xiàn)[8-9]對能源集線器模型進(jìn)行分層，結(jié)合圖論對微網(wǎng)系統(tǒng)中設(shè)備容量進(jìn)行優(yōu)化。文獻(xiàn)[10]考慮用戶、投資商等投資主體單獨(dú)投資多個微電網(wǎng)的問題，目的是比較單主體投資單個微電網(wǎng)。上述文獻(xiàn)均針對單主體投資微電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化配置，并未考慮到多主體投資多微網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化配置。

針對配電網(wǎng)與微電網(wǎng)運(yùn)營商聯(lián)合投資的多微網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化配置中投資主體間的利益沖突問題，國內(nèi)外學(xué)者多采用博弈法平衡它們之間的經(jīng)濟(jì)關(guān)系。文獻(xiàn)[11]通過合作博弈建立微電網(wǎng)買賣雙方進(jìn)行電能交易的競價機(jī)制，解決多微電網(wǎng)之間競價、收益分配的問題。文獻(xiàn)[12-13]通過非合作博弈確定多微網(wǎng)電能交易策略以及最優(yōu)售電方案。文獻(xiàn)[14]基于日前和日內(nèi)調(diào)度兩個階段，構(gòu)建發(fā)電微網(wǎng)和用戶微網(wǎng)間的主從博弈模型，進(jìn)行多微網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度。上述文獻(xiàn)主要針對多微網(wǎng)系統(tǒng)中微網(wǎng)間的利益沖突構(gòu)建博弈模型求解，并未考慮到對多微網(wǎng)系統(tǒng)中多投資主體間的主從利益關(guān)系進(jìn)行博弈。

為解決多微網(wǎng)運(yùn)營商和配電網(wǎng)運(yùn)營商聯(lián)合投資多微網(wǎng)系統(tǒng)中投資主體間的利益沖突，本文綜合考慮不同投資主體間的收益函數(shù)，構(gòu)建一個以多微網(wǎng)運(yùn)營商為博弈主體、配電網(wǎng)投資商為博弈從體的主從博弈模型進(jìn)行多微網(wǎng)優(yōu)化配置。以某地多微網(wǎng)系統(tǒng)真實(shí)負(fù)荷數(shù)據(jù)為仿真算例，設(shè)置4個不同的方案對比驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)：考慮多主體投資的主從博弈方案降低了多微網(wǎng)系統(tǒng)投資成本，平衡了多微網(wǎng)運(yùn)營商和配電網(wǎng)運(yùn)營商之間的利益沖突。

1 微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

1.1 多微網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

微電網(wǎng)根據(jù)是否與大電網(wǎng)相連可分為2種類型：獨(dú)立型微電網(wǎng)和并網(wǎng)型微電網(wǎng)。本文主要針對配電網(wǎng)中的微電網(wǎng)，即并網(wǎng)型微網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化配置，構(gòu)建了如圖1所示的多微網(wǎng)系統(tǒng)[15]。在該系統(tǒng)中，各微電網(wǎng)之間以及微電網(wǎng)與配網(wǎng)間均能進(jìn)行電能交互，每個微電網(wǎng)主要由光伏系統(tǒng)(photovoltaic，PV)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng) (wind turbines，WT)、微型燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)(microturbine，MT)、鉛酸蓄電池儲能系統(tǒng) (battery energy storage system，BESS) 4個主要部分組成。

圖1 多微網(wǎng)系統(tǒng)Fig. 1 Multi-microgrid system

1.2 多微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行策略

多微網(wǎng)系統(tǒng)中，不僅各微網(wǎng)間可以進(jìn)行電能交互，微網(wǎng)與配電網(wǎng)也可以進(jìn)行電能交互。其目的是優(yōu)先使多微網(wǎng)系統(tǒng)中的“多電微網(wǎng)”與“缺電微網(wǎng)”進(jìn)行電能協(xié)調(diào)互補(bǔ)，當(dāng)整個多微網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)電能盈余或缺額時再與配電網(wǎng)進(jìn)行電能交互，實(shí)現(xiàn)多微網(wǎng)系統(tǒng)整體配置和收益最優(yōu)，其中第i個微電網(wǎng)運(yùn)行策略如下。

（1）優(yōu)先利用微網(wǎng)中PV、WT等可再生能源的出力，若出力不足則由MT、BESS供電。

（2）當(dāng)微網(wǎng)功率不足時，因微網(wǎng)間購電電價低于微網(wǎng)向配網(wǎng)購電電價，則少電微網(wǎng)優(yōu)先向多電微網(wǎng)購電，再考慮向配網(wǎng)購電。

（3）若微網(wǎng)間功率交互完成后，仍有微網(wǎng)電量富裕，則將其全部賣給配網(wǎng)。

2 博弈函數(shù)建立

2.1 運(yùn)營商主體利益沖突分析

隨著微網(wǎng)技術(shù)的推廣和應(yīng)用，同一區(qū)域配電網(wǎng)中將存在多個微電網(wǎng)，可形成區(qū)域多微網(wǎng)系統(tǒng)。單個微電網(wǎng)運(yùn)營商在配置源-儲數(shù)量時，以減少微電網(wǎng)建設(shè)成本并最大化內(nèi)部收益為目標(biāo)。而多微網(wǎng)運(yùn)營商（multi-microgrid system operator）在進(jìn)行源-儲最優(yōu)規(guī)劃時，由于各微網(wǎng)間可進(jìn)行電能交互，則以多微網(wǎng)運(yùn)營商收益最大為目標(biāo)，優(yōu)選各微網(wǎng)分布式電源、儲能的數(shù)量，使整個系統(tǒng)的源-儲配置最優(yōu)。配電網(wǎng)運(yùn)營商參與投資多微網(wǎng)系統(tǒng)，會減少多微網(wǎng)運(yùn)營商的收益，但同時也會大大減輕其建設(shè)壓力[16]。

對配電網(wǎng)運(yùn)營商 (distribution network operator，DNO)來說，多微網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)對配電網(wǎng)運(yùn)營商售電收益會產(chǎn)生影響，但有利于解決本地負(fù)荷的增長需求及分布式能源的就地消納，降低了配電網(wǎng)建設(shè)投資[17]。

因而在多微網(wǎng)運(yùn)營商與配電網(wǎng)運(yùn)營商聯(lián)合投資建設(shè)多微網(wǎng)系統(tǒng)的過程中，雖然有利益沖突，但是存在緊密的利益聯(lián)系。雙方目標(biāo)函數(shù)都受對方策略影響，以多微網(wǎng)系統(tǒng)對源-儲規(guī)劃的配置方案為主要影響。因此，配電網(wǎng)聯(lián)合投資的多微網(wǎng)系統(tǒng)源-儲優(yōu)化配置問題是典型的主從博弈問題。以多微電網(wǎng)運(yùn)營商作為博弈主體，配電網(wǎng)運(yùn)營商作為博弈從體，即多微網(wǎng)運(yùn)營商擁有最終源-儲配置以及投資比例的決定權(quán)。

2.2 多微網(wǎng)運(yùn)營商支付函數(shù)

在多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化配置中，多微網(wǎng)運(yùn)營商的利益目標(biāo)是多微網(wǎng)系統(tǒng)年運(yùn)營成本最小，由此以多微網(wǎng)系統(tǒng)平均年支付成本P最小建立多微網(wǎng)支付函數(shù)為

式中：Cinv為多微網(wǎng)系統(tǒng)分布式電源、儲能年投資成本；Cmain為多微網(wǎng)系統(tǒng)源、儲年運(yùn)行維護(hù)成本；CGas為多微網(wǎng)系統(tǒng)微型燃?xì)廨啓C(jī)燃料成本；IMM為微網(wǎng)間售購電收益；IMD為微網(wǎng)與配網(wǎng)間售購電收益；Isub為微電網(wǎng)光伏、風(fēng)機(jī)發(fā)電補(bǔ)貼；a為多微網(wǎng)系統(tǒng)投資建設(shè)成本占比；b為多微網(wǎng)系統(tǒng)收益成分系數(shù)。

多微網(wǎng)系統(tǒng)的收益分成系數(shù)b與投資建設(shè)成本占比a關(guān)系為

式中：n為微網(wǎng)個數(shù)；m為設(shè)備類型，m=1，代表MT，m=2，代表PV，m=3，代表WT，m=4，代表BESS；Ni,m為第i個微網(wǎng)中設(shè)備m的安裝臺數(shù)；pi,m為第i個微網(wǎng)中設(shè)備m的單臺容量；fi,m為第i個微網(wǎng)中設(shè)備m單位容量的投資費(fèi)用；r為資金貼現(xiàn)率；τi,m為第i個微網(wǎng)中設(shè)備m的使用年限。

（2）源、儲平均年運(yùn)行維護(hù)成本為

式中： Qi,m為第i個微網(wǎng)中設(shè)備m單位功率的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

（3）微型燃?xì)廨啓C(jī)的燃料成本為

式中：cgas為天然氣價格；為第i個微網(wǎng)中MT的輸出功率；GGas為燃?xì)獾牡蜔嶂?；ηMT為MT發(fā)電效率；T為時段數(shù)量，本文取8 760 h。

（4）售購電收益。

① 多微網(wǎng)協(xié)調(diào)交互收益為

② 多微網(wǎng)系統(tǒng)與配電網(wǎng)電能交互收益為

（5）光伏、風(fēng)機(jī)發(fā)電政府補(bǔ)貼收益為

2.3 配電網(wǎng)運(yùn)營商收益函數(shù)

在配電網(wǎng)運(yùn)營商對多微網(wǎng)系統(tǒng)源-儲建設(shè)投資時，追求收益最大化。配電網(wǎng)運(yùn)營商的收益W包括投資多微網(wǎng)系統(tǒng)所得的分紅收益、配電網(wǎng)與多微網(wǎng)間購售電收益、延緩配電網(wǎng)升級建設(shè)收益以及多微網(wǎng)源-儲建設(shè)費(fèi)用，即

式中：IMG為多微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)營商收益；Idef為多微網(wǎng)延緩配電網(wǎng)升級建設(shè)收益； d為配網(wǎng)投資建設(shè)成本占比；e為配網(wǎng)收益成分系數(shù)。

（1）多微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)營收益為

（2）多微網(wǎng)系統(tǒng)延緩配電網(wǎng)升級建設(shè)收益為

式中：cex為配電網(wǎng)擴(kuò)建單位容量的投資費(fèi)用；h為通貨膨脹率；Y為延緩配電網(wǎng)升級建設(shè)的年數(shù)；k為負(fù)荷年增長率；為建設(shè)微電網(wǎng)后負(fù)荷削減比例；為微網(wǎng)i時刻t負(fù)荷削減量；為微網(wǎng)i時刻t的負(fù)荷；為微網(wǎng)i時刻t儲能電池的放電功率。

2.4 約束條件

3 求解方法

3.1 主從博弈

主從博弈是指博弈主體根據(jù)自己的目標(biāo)首先進(jìn)行決策，博弈從體根據(jù)博弈主體的策略進(jìn)行決策，直到達(dá)到納什均衡[18-21]。本文的主從博弈框架如圖2所示。

圖2 主從博弈框架Fig. 2 Framework of Stackelberg game

圖2中，多微網(wǎng)系統(tǒng)作為主要投資者，也是博弈主體，以多微網(wǎng)系統(tǒng)年成本P最小為目標(biāo)，首先制定出各微電網(wǎng)中微-源的配置方案；配電網(wǎng)作為參與投資者即博弈從體，以配電網(wǎng)年收益W最大為目標(biāo)，根據(jù)微源配置數(shù)量U及微網(wǎng)與配網(wǎng)間的交互功率PMD調(diào)整自己的投資占比d并反饋給多微網(wǎng)系統(tǒng)；多微網(wǎng)系統(tǒng)考慮配電網(wǎng)的投資策略及相關(guān)約束條件，對微源配置方案進(jìn)行調(diào)整，作出最有利于自己的決策，如此反復(fù)，直至雙方?jīng)Q策實(shí)現(xiàn)最終平衡，即達(dá)到了納什均衡。

3.2 求解算法

對于上述主從博弈模型，本文采用自適應(yīng)遺傳算法（AGA）與粒子群算法（PSO）相結(jié)合的算法進(jìn)行求解[22-25]。自適應(yīng)遺傳算法與粒子群算法相結(jié)合的算法全局尋優(yōu)能力好，且能提高搜索效率跟收斂性。具體求解流程如下。

（1）載入各項(xiàng)基本數(shù)據(jù)，初始化各個算法參數(shù)。

（2）多微網(wǎng)系統(tǒng)生成源儲配置方案。

（3）配電網(wǎng)運(yùn)營商作為參與投資者，在追求對微網(wǎng)投資收益最大的目標(biāo)下通過AGA算法確定投資策略反饋給多微網(wǎng)系統(tǒng)。

（4）多微網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)配電網(wǎng)的投資策略，綜合考慮微源的配置成本及收益，以最小化年成本為目標(biāo)，通過PSO算法確定微網(wǎng)的配置方案。

（5）判斷是否達(dá)到Nash均衡，即此情況下無一參與者可以獨(dú)自行動而增加收益。若是，則輸出最終結(jié)果，否則轉(zhuǎn)到步驟（3）再次進(jìn)行優(yōu)化。

4 算例仿真與分析

4.1 算例概況

文中選取含有3個微電網(wǎng)（MG1、MG2、MG3）的多微網(wǎng)系統(tǒng)為算例，結(jié)構(gòu)見圖1，相關(guān)設(shè)備參數(shù)如表1所示[17,26]。微網(wǎng)與配網(wǎng)購（售）電電價及微網(wǎng)間購（售）電電價如表2所示[15]，為保護(hù)配電網(wǎng)利益并激勵微網(wǎng)間進(jìn)行電能交互，微電網(wǎng)從配電網(wǎng)處購電電價高于微網(wǎng)向配網(wǎng)售電電價；微電網(wǎng)間購售電電價相同，且介于微電網(wǎng)與配電網(wǎng)售電電價和購電電價之間。天然氣的價格為2.67元/m3，資金貼現(xiàn)率為8%[27-28]。

表1 微電網(wǎng)微源基本參數(shù)Table 1 Basic parameters of micro-sources in microgrids

表2 購（售）電電價Table 2 Purchase (sale) price of electricity

該多微網(wǎng)系統(tǒng)選取某地2018年3個微網(wǎng)MG1、MG2、MG3的全年負(fù)荷數(shù)據(jù)，以1 h為步長，全年數(shù)據(jù)分為8760個點(diǎn)，如圖3所示。

4.2 實(shí)驗(yàn)分析

結(jié)合上述3個微電網(wǎng)數(shù)據(jù)及微源參數(shù)，采用改進(jìn)算法對所建的主從博弈模型進(jìn)行仿真計算，設(shè)置粒子群的種群規(guī)模為50，迭代次數(shù)為200次。求解獲得參與主從博弈模式的最優(yōu)源-儲數(shù)量配置方案，并計算該規(guī)劃下多微網(wǎng)系統(tǒng)年化總成本和配電網(wǎng)收益情況；通過如下4個方案進(jìn)行收益比較。

（1）采用本文所述方案，考慮微網(wǎng)與配網(wǎng)聯(lián)合投資多微網(wǎng)系統(tǒng)及微網(wǎng)間進(jìn)行電能交互，并構(gòu)建主從博弈模型進(jìn)行多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化配置。

（2）考慮微網(wǎng)與配網(wǎng)聯(lián)合投資多微網(wǎng)系統(tǒng)及微網(wǎng)間進(jìn)行電能交互，采用多目標(biāo)粒子群算法進(jìn)行多微網(wǎng)容量規(guī)劃，目的是比較主從博弈模型與使用多目標(biāo)粒子群算法對多微網(wǎng)系統(tǒng)配置的影響。

（3）考慮多主體聯(lián)合投資多微網(wǎng)系統(tǒng)但不考慮微網(wǎng)間電能交互，多微網(wǎng)系統(tǒng)與配電網(wǎng)間仍建立主從博弈模型，目的是分析微網(wǎng)間電能交互對多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化配置的影響。

（4）考慮微網(wǎng)間電能交互但僅考慮微電網(wǎng)運(yùn)營商投資微網(wǎng)并獲得收益，采用單目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法，目的是對比單主體投資與多主體投資對多微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化配置的影響。

以上4個方案下多微網(wǎng)系統(tǒng)源-儲配置結(jié)果如表3所示，多微網(wǎng)系統(tǒng)年化總成本和配電網(wǎng)收益如表4所示。

表4 多微網(wǎng)系統(tǒng)年化總成本、配電網(wǎng)收益Table 4 Total annual cost of multi-microgrid system and revenue of distribution networks

下面結(jié)合表3和表4的結(jié)果對4個方案進(jìn)行對比分析。

4.2.1 主從博弈結(jié)果分析

為分析多微網(wǎng)系統(tǒng)和配電網(wǎng)進(jìn)行博弈時對源-儲規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)效益的影響，將方案1和方案2進(jìn)行對比。由表3可見，相比于無博弈的情況，有博弈時多微網(wǎng)系統(tǒng)中光伏個數(shù)有所增加而微型燃?xì)廨啓C(jī)和儲能電池的數(shù)量減少較多。

圖4和圖5所示的迭代過程可以更好地對比方案1和方案2下多微網(wǎng)系統(tǒng)和配電網(wǎng)間的經(jīng)濟(jì)效益。由圖4可見，迭代至100次后，多微網(wǎng)系統(tǒng)年化總成本趨于穩(wěn)定，且相比于無博弈的方案2，有博弈時年化總成本減少約100多萬元。由圖5可見，迭代穩(wěn)定后，配電網(wǎng)在有博弈時經(jīng)濟(jì)收益較無博弈的方案2增加約45萬元。當(dāng)計及多微網(wǎng)系統(tǒng)與配電網(wǎng)間博弈時，配電網(wǎng)享有對雙方交互功率的約束權(quán)，由于參與投資多微網(wǎng)系統(tǒng)，對源-儲數(shù)量規(guī)劃有建議權(quán)，可根據(jù)自身利益對源-儲數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化，它們之間主從博弈對提升整體的經(jīng)濟(jì)性有促進(jìn)作用。

圖4 多微網(wǎng)系統(tǒng)年化總成本Fig. 4 Annualized total cost of multi-microgrid system

圖5 配電網(wǎng)年收益Fig. 5 Annual revenue of distribution networks

4.2.2 微網(wǎng)間電能交互結(jié)果分析

為體現(xiàn)微網(wǎng)間電能交互時功率流動對多微網(wǎng)系統(tǒng)的影響，本文以MG2為例，選取夏至作為典型場景日進(jìn)行分析。圖6和圖7給出考慮微網(wǎng)電能交互與微網(wǎng)獨(dú)立規(guī)劃時（即方案1與方案3）MG2的功率平衡曲線。

圖6 MG2在方案1下的功率平衡曲線Fig. 6 Power balance curve of MG2 under plan 1

當(dāng)微網(wǎng)間不存在電能交互時，即方案3（圖7），MG2在夏至中負(fù)荷需求較大，功率缺失時通過向電網(wǎng)購電、燃?xì)廨啓C(jī)和儲能電池發(fā)電協(xié)調(diào)滿足。在電網(wǎng)電價較高時段(08:00—11:00，18:00—23:00)，MG2功率缺失時則通過微型燃?xì)廨啓C(jī)和儲能電池發(fā)電，若電量有剩余則向儲能電池充電，還有剩余則賣給電網(wǎng)；在電網(wǎng)電價較低時段（23:00—07:00，MG2發(fā)電功率較小，在儲能電池電能不足時向電網(wǎng)購電給電池充電。

圖7 MG2在方案3下的功率平衡曲線Fig. 7 Power balance curve of MG2 under plan 3

當(dāng)微網(wǎng)間存在功率交互時，由方案1結(jié)果（圖6）可見，微網(wǎng)間功率交互增多，MG2與電網(wǎng)間電能交互減少。當(dāng)電網(wǎng)購電電價較高時段，MG2儲能電池電量不足時，它會優(yōu)先選擇向電價較低的MG1和MG3購電。微網(wǎng)間電能交互的電價較低，因而多微網(wǎng)系統(tǒng)整體的收益增加。

由表3配置結(jié)果同樣可以看出，未考慮微網(wǎng)間電能交互，各微網(wǎng)在缺少電能時需增加分布式電源數(shù)量或向電能價格更高的電網(wǎng)購電，因此方案3中微型燃?xì)廨啓C(jī)和儲能電池的數(shù)量增長較多。

4.2.3 多主體投資結(jié)果分析

為了更加直觀地分析在考慮配電網(wǎng)聯(lián)合投資后的規(guī)劃結(jié)果對多微網(wǎng)系統(tǒng)收益的影響，以多微網(wǎng)系統(tǒng)一天中售購電收益、光伏和風(fēng)機(jī)發(fā)電政府補(bǔ)貼為研究對象，分析規(guī)劃結(jié)果對多微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)營商收益的影響。選取4季典型場景日中夏至為例進(jìn)行分析，結(jié)果如圖8所示。當(dāng)多微網(wǎng)系統(tǒng)收益為負(fù)時代表向電網(wǎng)購電。

圖8 多微網(wǎng)系統(tǒng)在方案1和方案4下的收益Fig. 8 Revenue of multi-microgrid system under plan 1 and plan 4

由圖8可知，因?yàn)橄闹習(xí)r光伏數(shù)量較多，所以2個方案下多微電網(wǎng)系統(tǒng)的收益均較大，僅考慮單主體投資的方案4較多主體投資的方案1收益更多，這是因?yàn)椴豢紤]配電網(wǎng)聯(lián)合投資的方案4下多微網(wǎng)系統(tǒng)單獨(dú)投資建設(shè)微網(wǎng)且獲得全部收益。而由表3和表4可知，方案4因?yàn)槲纯紤]配電網(wǎng)聯(lián)合投資，所以各微電網(wǎng)為了提高收益，大量建設(shè)分布式電源，雖然每日收益較多，但是投資費(fèi)用以及運(yùn)營維護(hù)成本較高，導(dǎo)致各微電網(wǎng)年總成本較其他方案增加最多，配電網(wǎng)收益也因微電網(wǎng)大量余電上網(wǎng)而降低最多。

5 結(jié)論

本文提出了一種考慮微網(wǎng)間電能交互的多主體投資多微網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，建立了多微網(wǎng)系統(tǒng)與配網(wǎng)間的主從博弈模型，驗(yàn)證了模型的收斂性并在4種不同方案下對多微網(wǎng)配置結(jié)果進(jìn)行對比分析，得出以下結(jié)論。

（1）采用主從博弈法進(jìn)行多微網(wǎng)規(guī)劃，充分考慮了多微電網(wǎng)運(yùn)營商和配電網(wǎng)運(yùn)營商之間利益的博弈關(guān)系，更加合理地進(jìn)行多微網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化配置，平衡了微電網(wǎng)和配電網(wǎng)間的利益沖突。

（2）考慮微網(wǎng)間電能交互后，分布式電源投資數(shù)量減少，微網(wǎng)間售購電次數(shù)增加，降低了多微網(wǎng)系統(tǒng)投資成本和運(yùn)行成本。

（3）考慮微電網(wǎng)運(yùn)營商和配電網(wǎng)運(yùn)營商聯(lián)合投資多微電網(wǎng)后，多微網(wǎng)系統(tǒng)整體投資成本大大降低且配電網(wǎng)運(yùn)營商的收益增加。

本文多微網(wǎng)系統(tǒng)模型只考慮了電能交互的部分，未來仍需進(jìn)一步探索電-熱-氣聯(lián)動的綜合能源多微網(wǎng)的配置規(guī)劃。