考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能系统、方法及存储介质与流程

1.本发明属于综合能源技术领域，尤其涉及一种考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能系统、方法及存储介质。


背景技术：

2.如何寻找安全高效、低碳清洁的能源运营方式和市场交易机制，打破传统能源市场的交易壁垒，促进各类资源的优化调控，实现智能电网中能源的高效利用，成为世界关注的焦点。
3.耦合电力、天然气和热力的综合能源系统(integrated energy system,ies)成为能源行业的研究重点。综合能源市场(integrated energy market,iem)也应运而生。综合能源服务商(integrated energy system provider,iesp)作为iem的重要组成部分，其通过综合需求响应(integrated demand response,idr)可采集内部多类资源数据，协调多类能源形成互补，灵活参与市场交易。iesp在参与iem交易前，需对自身的购能需求进行数据采集与衡量，iesp与用户之间的互动响应方式就表现为零售能价与激励能价的交互，采取合理的需求侧互动响应机制可以有效引导用户积极、高效地参与idr，帮助iesp获取更为合理的购能量，从而在其参与市场竞价交易时占据更多的市场竞争力。为提高iesp的市场竞争力，差异化的服务与竞争策略对iesp与用户之间的高效互动响应具有重要意义。
4.近年来，针对iesp互动响应策略方面的研究取得了诸多进展，目前针对考虑idr的iesp互动响应策略，国内外学者多是考虑各类资源耦合响应或是对idr的不确定性进行量化以参与ies优化调度。有文章针对居民热负荷动态特性中包含的主动需求响应(active demand response,adr)资源进行精细化建模，提出了适用于多用户的园区ies分布式优化运行方法。部分学者考虑idr用户行为的随机性与模糊性耦合特征，提出了基于改进pmv-ppd指标的用户参与度评估模型，进而提出ies优化调度策略，算例表明所提策略可有效应对idr带来的负荷波动。部分研究建立了考虑激励型、替代型和基于实时定价机制的价格型多能源、多类型需求响应精细化模型，提出了计及idr的ies多能协同优化调度策略。上述研究多考虑idr用户的响应特征，通过量化用户行为以帮助ies协同优化调度，但是对于需求响应类型及其响应机制在ies中的作用研究较少涉及。
5.因此，如何提高iesp的市场竞争力，分析挖掘用户潜力，提升虚拟电厂的经济收益，综合调整iesp定价策略以提升其与用户的高效互动能力，是制定合理需求响应价格激励方案过程中亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能系统、方法及存储介质，构建了结合综合能效和iesp实时收益率的双重动态激励因子，可以在保证系统的高效性的同时提升iesp的购售能收益，通过合理制定调整
合同能价套餐和需求响应(demand response,dr)合同套餐，利用合同引导用户参与需求响应，可有效帮助iesp参与市场的购能，提高iesp的市场竞争力。
7.本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
8.一种考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能方法，包括如下过程：
9.步骤1：需求响应模块构建用户侧电气热多能需求响应模型，获取多能响应量以及多能用户实际电气热量，分别输入至效用模块和动态激励模块；
10.步骤2：效用模块构建电气热多能用户效用模型，经多次迭代计算后获得电气热多能用户的最大效用，然后输出用户响应后实际负荷需求量至收益模块；
11.步骤3：收益模块构建iesp购售能收益模型，经多次迭代计算后获得iesp购售能最大收益，然后输出iesp购售能最大收益、成本、中长期市场购能量、现货市场购能量至动态激励模块；
12.步骤4：动态激励模块结合收益模块以及需求响应模块输入的数据计算iesp净收益率以及综合能效，然后构建双重动态激励因子；
13.步骤5：动态激励模块基于双重动态激励因子，重新制定合同价格与激励价格，然后判断上层的电气热多能用户效用模型和iesp购售能收益模型是否达到最优，若是则输出最优购售能方案，同时输出新的合同价格以及购售能量，否则采集新的能价数据并反馈传递到上层的电气热多能用户效用模型和iesp购售能收益模型，再次循环，直至得出最优购售能方案。
14.进一步地，所述步骤1中，用户侧电气热多能需求响应模型如下：
15.电负荷包含刚性负荷、可平移负荷、可中断负荷、可替代负荷；气负荷包含刚性负荷、可中断负荷、气电替代负荷；热负荷包含刚性负荷、可转移负荷、热电替代负荷；
16.可平移负荷通过下式表示：
[0017][0018]
且满足：
[0019]
其中，为第i个用户在t时段第sj类负荷第i个可平移负荷平移量；为t0时段的负荷可平移量；为1时表示平移，为0时表示不平移；t0表示初始负荷时段；t
t1
表示可平移时段长度；表示第i个用户在t时段第sj类负荷第i个可平移负荷平移进量；表示第i个用户在t+δt时段第sj类负荷第i个可平移负荷平移出量；表示第t个时段内t0时段可平移负荷的平移量权重；
[0020]
可转移负荷通过下式表示：
[0021][0022]
式中，为初始负荷时段的可转移负荷量；为t时段分散转移后的负荷量；
[0023]
对于可中断负荷，其满足如下条件：
[0024]
[0025]
其中，表示第i个用户在t时段第sj类负荷第i个可中断负荷量；表示第i个用户在t时段第sj类负荷第i个可中断负荷的上限；
[0026]
对于可替代负荷、气电替代负荷以及热电替代负荷，在t时刻，多能用户经用能替代项目调节后的电负荷表示为：
[0027][0028]
调节后的气负荷表示为：
[0029][0030]
调节后的热负荷表示为：
[0031][0032]
其中，为t时刻用户用气替代电的负荷；为t时刻用户用热替代电的负荷；表示第t时段第i个用能替代项目调节后的电负荷；表示第t时段第i个用能替代项目调节后的气负荷；表示第t时段第i个用能替代项目调节后的热负荷；为参与用能替代项目前的用户电负荷值；为参与用能替代项目前的用户气负荷值；为参与用能替代项目前的用户热负荷值；δ
eg
为气-电替代系数；δ
eh
为热-电替代系数；
[0033]
因此，用户的实际电量为：
[0034][0035]
用户的实际气量为：
[0036][0037]
用户的实际热量为：
[0038][0039]
其中，表示第t时段第i个用户的可转移负荷；表示第t时段第i个用户的气转电负荷；表示第t时段第i个用户的热转电负荷；表示第t时段第i个用户的热转电负荷；分别为电负荷中的刚性负荷、可平移负荷、可中断负荷；分别为气负荷中的刚性负荷、可中断负荷；分别为热负荷中的刚性负荷、可转移负荷。
[0040]
进一步地，所述步骤2中，电气热多能用户效用模型如下：
[0041][0042][0043]
[0044][0045]
其中，ri为第i个用户的综合效用；sj为用户负荷种类；为用户的响应后负荷与初始负荷的偏差；为舒适度函数系数；为用户可响应部分负荷的实际未响应量；为用户的响应后实际负荷需求量；为用户的刚性负荷需求量；为满意度函数常数；为签订的合同价格；为用户的购能成本；λ为用户的弹性系数；ε1、ε2、ε3均为比例系数；为初始用电合同量；为用户的可中断负荷响应量；为用户的可平移/可转移负荷响应量；为用户的气电/热电替代负荷响应量；为激励价格。
[0046]
进一步地，所述步骤3中，iesp购售能收益模型如下：
[0047][0048]
式中，fk为第k个iesp的购售能收益；为合同能源价格；为用户的响应后实际负荷需求量；为中长期市场的购能量；为中长期市场价格；为需求响应合同能源价格；为用户需求响应量；为现货市场的购能量；为现货市场的购能价格。
[0049]
进一步地，所述iesp购售能过程中，iesp能源转换模块采用能源枢纽的形式表示iesp内部设备转换，在获取到用户的用能需求之后，利用自身的设备对能源进行转换，用户所需的热负荷都由耦合设备提供，仅参与电力-天然气市场购能；能源枢纽的形式如下：
[0050][0051]
式中，η
chp
为chp的转换效率；η
t
为电力变压器的转换效率；η
p2g
为p2g的转换效率；η
he
为换热器的效率；λ
e,1
、λ
e,2
为输入电力分配比例；λ
g,1
、λ
g,2
为天然气的分配比例；φ
chp
为chp的热电比；分别为用户的响应后实际电、气、热负荷需求量；p
e,i,t
、p
g,i,t
分别为iesp所需要购买的电量、气量；
[0052]
iesp能源转换模块在参与中长期市场时采取合约方式，因此，将中长期市场价格简化为一个常数，将现货市场价格近似为一个如下式所示的一次函数：
[0053][0054]
式中，为现货市场价格-能量系数。
[0055]
进一步地，所述步骤4中，双重动态激励因子计算如下所示：
[0056][0057][0058]
式中，为第i个用户t时段的激励因子；sigmod()为s型函数；为激励因素影响分配系数；ki和ri分别为两种因素的激励系数；η
i,t
、λ
i,t
分别为第i个用户相对于系统的能
效和对iesp的收益率；
[0059]
其中，
[0060]
式中，τe为电能的能质系数；τg为天然气的能质系数；τh为热能的能质系数；为用户的实际电量；为用户的实际气量；为用户的实际热量；p
e,i,t
、p
g,i,t
分别为iesp所需要购买的电量、气量；为第i个用户进行需求响应之后的iesp收益；为需求响应后iesp的成本；为iesp的初始收益；为iesp的初始成本。
[0061]
进一步地，所述步骤5中，重新制定的合同价格如下：
[0062][0063]
式中，为响应后的合同价格；为合同能价折扣系数；为初始合同价格。
[0064]
进一步地，所述步骤5中，重新制定的激励价格如下：
[0065][0066]
式中，为响应后的激励价格；为激励能价提升系数；为初始激励价格。
[0067]
一种用于实现上述考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能方法的考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能系统，包括需求响应模块、效用模块、收益模块、动态激励模块、iesp能源转换模块；需求响应模块用于建立用户侧电气热多能需求响应模型，获取多能响应量以及用户实际电气热量；效用模块用于建立电气热多能用户效用模型，获取电气热多能用户的最大效用；收益模块用于建立iesp购售能收益模型，获取iesp购售能最大收益；动态激励模块用于构建双重动态激励因子，引导用户进行负荷响应，重新制定合同价格与激励价格；iesp能源转换模块用于在购售能过程中通过综合能源服务商自身拥有的能源转换设备进行能源转换，生产电能、天然气和热能。
[0068]
一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时控制存储介质所在设备执行上述的考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能方法。
[0069]
本发明具有如下有益效果：
[0070]
本发明设计了同时考虑综合能效和iesp实时收益率的双重动态激励机制，基于双重动态激励因子更新合同价格与激励价格，可以有效引导用户积极、高效参与综合需求响应，帮助iesp进一步参与综合能源市场的竞价交易，提高iesp的市场竞争力。
附图说明
[0071]
图1为综合能源服务商与多能用户的日前互动响应策略框架图；
[0072]
图2为考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商与多能用户的日前互动响应策略求解流程图；
[0073]
图3为实施例2中多能用户电负荷需求曲线图；
[0074]
图4为实施例2中多能用户气负荷需求曲线图；
[0075]
图5为实施例2中多能用户热负荷需求曲线图；
[0076]
图6为实施例2场景四下多能用户的实际电负荷响应量示意图；
[0077]
图7为实施例2场景四下多能用户响应后的实际电负荷需求示意图；
[0078]
图8为实施例2场景四下多能用户响应后的实际气负荷需求示意图；
[0079]
图9为实施例2场景四下多能用户响应后的实际热负荷需求示意图；
[0080]
图10为实施例2场景四下重新制定后的合同电价示意图；
[0081]
图11为实施例2场景四下重新制定后的合同气价示意图；
[0082]
图12为实施例2场景四下重新制定后的合同热价示意图；
[0083]
图13为实施例2场景四下重新制定后的dr合同能价。
具体实施方式
[0084]
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0085]
实施例1：
[0086]
本发明所述的考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能系统(以下简称系统)，包括需求响应模块、效用模块、收益模块、动态激励模块、iesp能源转换模块。
[0087]
需求响应模块用于建立用户侧电气热多能需求响应模型，获取多能响应量以及用户实际电气热量。
[0088]
效用模块用于建立电气热多能用户效用模型，获取电气热多能用户的最大效用。
[0089]
收益模块用于建立iesp购售能收益模型，获取iesp购售能最大收益。
[0090]
动态激励模块用于构建双重动态激励因子，引导用户进行合理的负荷响应，重新制定合同价格(即零售价格)与激励价格。
[0091]
iesp能源转换模块通过综合能源服务商自身拥有的能源转换设备如热电联产、燃气锅炉、电转气等设备进行能源的转换，生产电能、天然气和热能。
[0092]
基于上述考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能系统的综合能源服务商购售能方法原理如图1所示，具体的求解流程如图2所示，包括如下过程：
[0093]
步骤1：需求响应模块构建用户侧电气热多能需求响应模型，获取相应的多能响应量以及用户实际电气热量，分别输入至效用模块和动态激励模块；
[0094]
多能用户具有多种负荷，如电、气、热、冷等，电负荷通常因其具有一定的可调节性又被分为可调节负荷、可转移负荷、可削减负荷三种；气负荷通常是一些可以将天然气转换为电力或者热力的设备，如燃气灶、氢能汽车等设备，其具有一定的可中断或可平移特性；热负荷通常为电采暖、空调等设备，具有一定的可削减特性；冷负荷通常由电力设备产生；因此，本实施例构建的电气热多能需求响应模型如下：
[0095]
电负荷中包含刚性负荷可平移负荷可中断负荷可替代负荷气负荷包含刚性负荷可中断负荷气电替代负荷热负荷中包含刚性负荷可转移负荷热电替代负荷
[0096]
其中，可平移负荷可以通过下式表示：
[0097]
[0098]
对于可平移负荷，其只能转移一次，因此，对于可平移负荷，做出以下规定：
[0099]
假设共有n个可平移负荷，对于t时段，假设共有n个可平移负荷，对于t时段，
[0100]
其中，为第i个用户在t时段第sj类负荷第i个可平移负荷平移量；为t0时段的负荷可平移量；由于负荷只转移一次，因此，对于可平移时段内用表示是否平移，为1时表示平移，为0时表示不平移；t0表示初始负荷时段；t
t1
表示可平移时段长度；表示第i个用户在t时段第sj类负荷第i个可平移负荷平移进量；表示第i个用户在t+δt时段第sj类负荷第i个可平移负荷平移出量；表示第t个时段内t0时段可平移负荷的平移量权重。
[0101]
可转移负荷可以通过下式表示：
[0102][0103]
式中，为初始负荷时段的可转移负荷量；为t时段分散转移后的负荷量。
[0104]
对于可中断负荷，用户在进行负荷中断即切负荷时，需要满足总量限制，用户在一天内的可中断负荷总量不能超过一定的比例，如下式所示：
[0105][0106]
其中，表示第i个用户在t时段第sj类负荷第i个可中断负荷量；表示第i个用户在t时段第sj类负荷第i个可中断负荷的上限。
[0107]
对于可替代负荷(包括可替代负荷气电替代负荷热电替代负荷)，用户在进行生产或者生活时，可以在电价高的时候选择用气或者热对电负荷进行替代，因此，可替代负荷的变化如下所示：
[0108]
对于多能用户，在t时刻，经用能替代项目调节后的电负荷表示为：
[0109][0110]
调节后的气负荷表示为：
[0111][0112]
调节后的热负荷表示为：
[0113][0114]
其中，为t时刻用户用气替代电的负荷；为t时刻用户用热替代电的负荷；表示第t时段第i个用能替代项目调节后的电负荷；表示第t时段第i个用能替代项目调节后的气负荷；表示第t时段第i个用能替代项目调节后的热负荷；为参与用能替代项目前的用户电负荷值；为参与用能替代项目前的用户气负荷值；为参与用能替代项目前的用户热负荷值；δ
eg
为气-电替代系数；δ
eh
为热-电替代系数；
[0115]
因此，用户的实际电量为：
[0116][0117]
用户的实际气量为：
[0118][0119]
用户的实际热量为：
[0120][0121]
其中，表示第t时段第i个用户的可转移负荷；表示第t时段第i个用户的气转电负荷；表示第t时段第i个用户的热转电负荷。
[0122]
步骤2：效用模块根据多能用户的满意度、舒适度以及成本收益等信息，构建电气热多能用户效用模型，向电气热多能用户效用模型中输入初始售能价格、初始激励价格、dr响应边界、用户初始负荷，经多次迭代计算获得电气热多能用户的最大效用，然后输出用户实际用能量即用户响应后实际负荷需求量至收益模块；
[0123]
其中，电气热多能用户效用表示为用户的满意度与购能合同成本、舒适度损失的加权和，如下所示：
[0124][0125][0126][0127][0128]
其中，ri为第i个用户的综合效用；sj为用户负荷种类，包括电、气、热负荷；为用户的响应后负荷与初始负荷的偏差；分别为舒适度函数系数；dp表示对p进行积分；为用户可响应部分负荷的实际未响应量；为用户的响应后实际负荷需求量；为用户的刚性负荷需求量；为满意度函数常数；为签订的合同价格；为用户的购能成本；λ为用户的弹性系数；ε1、ε2、ε3均为比例系数；为初始用电合同量；为用户的可中断负荷响应量；为用户的可平移/可转移负荷响应量；为用户的气电/热电替代负荷响应量；为激励价格。
[0129]
其中，电气热多能用户效用模型的约束条件为：
[0130][0131][0132]
[0133][0134][0135][0136][0137][0138]
其中，为用户初始合同电量；分别为平移进电负荷、平移出电负荷；为用户可替代部分的气转电负荷量；为用户初始合同气量；为用户初始合同热量；为用户可替代部分的热转电负荷量；为t时刻的可平移负荷最大值；为可中断负荷t时刻的最大值；为气电替代负荷t时刻的最大值；为t时段热电替代负荷的最大值；为可转移负荷t时刻的最大值；为用户的可平移负荷，为正表示平移进，为负表示平移出。
[0139]
步骤3：收益模块考虑iesp与外部多能市场的交易数据分解，构建iesp购售能收益模型，经多次迭代计算获得iesp购售能最大收益，然后输出iesp购售能最大收益、成本、中长期市场购能量、现货市场购能量至动态激励模块；
[0140]
其中，iesp购售能收益模型如下所示：
[0141][0142]
式中，fk为第k个iesp的购售能收益；为合同能源价格；为需求响应合同能源价格；为用户需求响应量；为用户的响应后实际负荷需求量；为中长期市场价格；为中长期市场的购能量；为现货市场的购能量；为现货市场的购能价格；
[0143]
在iesp购售能过程中，iesp能源转换模块根据用户上报的负荷量、与用户签订相应的零售价格合同，将所需负荷量在综合能源市场中进行购买，综合能源市场包括中长期市场和现货市场，并满足如下要求：
[0144][0145][0146]
式中，p
e,i,t
、p
g,i,t
分别为iesp所需要购买的电量、气量；分别为分解到中长期市场和现货市场的购电量；分别为分解到中长期市场和现货市场的购气量。
[0147]
iesp内部拥有一些能源耦合设备，本实施例中，iesp能源转换模块采用能源枢纽的形式表示iesp内部设备转换，在参与多时间尺度市场(包括中长期市场和现货市场)时，考虑到热力市场目前大多为局域级市场，因此，iesp能源转换模块在获取到用户的用能需求之后，会利用iesp自身的设备对能源进行转换，用户所需的热负荷都由耦合设备提供，仅
参与电力-天然气市场购能。在本实施例中，考虑iesp所含设备包括热电联产(chp)、电力变压器(t)、换热器(he)、电转气(p2g)，能源枢纽的形式如下所示：
[0148][0149]
式中，η
chp
为chp的转换效率；η
t
为电力变压器的转换效率；η
p2g
为p2g的转换效率；η
he
为换热器的效率；λ
e,1
、λ
e,2
为输入电力分配比例；λ
g,1
、λ
g,2
为天然气的分配比例；φ
chp
为chp的热电比；分别为用户的响应后实际电、气、热负荷需求量。
[0150]
iesp能源转换模块在参与中长期市场时假设采取合约方式，即签订固定价格的购能合同，因此，在此处将中长期市场价格简化为一个常数，现货市场由于价格波动性较大，在此将现货市场价格近似为一个如下式所示的一次函数：
[0151][0152]
式中，为现货市场的购能价格；为现货市场购能量；为现货市场价格-能量系数。
[0153]
现货市场以及中长期市场购能量的约束条件如下：
[0154][0155][0156]
式中，为现货市场的购能量上限和下限；为中长期市场的购能量下限和上限。
[0157]
步骤4：动态激励模块结合收益模块输入的数据以及需求响应模块输入的用户实际电气热量数据，计算iesp净收益率以及系统综合能效，构建双重动态激励因子；
[0158]
在进行激励因子的设计时，要满足如下条件，
[0159]
(1)激励因子需要引导用户进行合理的负荷响应，用户的负荷需求响应引起的系统能质的提升越大，用户可以获取的激励价格越高；iesp的收益率越低，激励价格就越低；能质主要通过能源利用效率体现，即能效和iesp收益率与激励因子的增长呈正相关；
[0160]
(2)激励因子需要在合理的范围内进行波动，不会出现某时刻激励过大或者过小的情况；
[0161]
动态激励因子计算如下所示：
[0162][0163][0164]
式中，为第i个用户t时段的激励因子；sigmod()为s型函数，常用作神经网络的激活函数，将变量映射到0到1间；为激励因素影响分配系数，在0～1之间；ki和ri分别为两种因素的激励系数；η
i,t
、λ
i,t
分别为第i个用户相对于系统的能效和对iesp的收益率；
[0165]
其中，η
i,t
与能质系数有关，计算公式如下：
[0166]
[0167]
式中，τe为电能的能质系数，通常为1；τg为天然气的能质系数，通常在0.6～0.64之间；τh为热能的能质系数，通常在0.14～0.25之间；
[0168]
λ
i,t
计算公式如下所示：
[0169][0170]
式中，为第i个用户进行需求响应之后的iesp收益；为需求响应后iesp的成本；为iesp的初始收益；为iesp的初始成本。
[0171]
步骤5：动态激励模块基于步骤4计算得到的动态激励因子，重新制定合同价格与激励价格，然后判断上层的电气热多能用户效用模型和iesp购售能收益模型是否达到最优，若是则输出最优购售能方案，即本实施例所述的考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能方法，即考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商与多能用户的日前互动响应策略，同时输出新的合同价格以及购售能量，否则采集新的能价数据并反馈传递到上层的电气热多能用户效用模型和iesp购售能收益模型，再次循环，直至得出最优购售能方案；
[0172]
其中，重新制定的合同价格如下：
[0173][0174]
式中，为响应后的合同价格；为合同能价折扣系数；为初始合同价格；δ
i,t
为第i个用户t时段的激励因子；
[0175]
重新制定的激励价格如下：
[0176][0177]
式中，为响应后的激励价格；为激励能价提升系数；为初始激励价格。
[0178]
实施例2：
[0179]
本实施例基于matlab和gams平台，在win10操作系统，i7cpu，2.20ghz处理器环境下进行仿真和优化分析。
[0180]
本实施例中，iesp所辖范围内具有5个多能用户(user1、user2、user3、user4、user5)，以下简称用户1、用户2、用户3、用户4、用户5，且5个用户包括1个工业用户、2个商业用户以及2个居民用户；各多能用户相应的负荷需求曲线如图3至5所示，其中，用户1和用户5、用户2和用户4的热负荷曲线类似。
[0181]
为验证实施例1所提方法的有效性，本实施例分别设置如下四个场景进行对比分析，场景一：固定零售价格与dr价格下的互动响应；场景二：固定dr价格，零售合同采用平均价格函数下的互动响应；场景三：仅考虑收益率的动态激励下的互动响应；场景四：考虑能效和收益率的双重动态激励下的互动响应；其中，场景四下的仿真分析结果如图6至13所示，图6中，p_repeh、p_repeg、p_tlne、p_tle、p_ile分别表示热电替代负荷、气电替代负荷、平移出电负荷、平移进电负荷、可中断电负荷，图13中，ibdr_e、ibdr_g、ibdr_h分别表示重新制定后的dr合同电价、气价、热价，不同场景下的用户综合效用与iesp购售能收益如下表1所示，表1中，com表示用户舒适度，sat表示用户满意度，r表示用户成本，of/(cny)表示用户综合效用。
[0182]
表1不同场景下的用户综合效用与iesp购售能收益
[0183][0184]
由表1可以看出，场景二下的用户综合效用相较于场景一提升约为3.4％，iesp的收益提升约5.84％，主要是由于场景二下的零售价格相对较为灵活，可根据收益和效用变化调整价格，用户会牺牲一部分的舒适度，调整自身的弹性负荷以换取更高的响应收益以减少其购能成本，尽管用户的舒适度有所下降，但是用户的满意度提升约了5.08％。
[0185]
场景三下的用户综合效用相比于场景一提升了约4.56％，相较于场景二提升约1.12％，iesp的收益提升约4.22％，场景三考虑了实时收益率作为激励因子的影响因素，实施收益率可以帮助iesp判断每时刻的收益变化趋势，以帮助iesp调整合同零售价格，进而提升iesp收益，但是仅考虑收益率的变化忽略了iesp所在系统的整体运行情况，会导致综合能源系统的能源利用效率有所下降。
[0186]
场景四同时考虑收益率和系统的综合能效，在场景四下用户的综合效用为2519.964，相比于场景一不考虑激励机制下的互动响应策略的用户效用提升约12.24％，相较于场景二提升约8.55％，相较于场景三提升约7.34％；场景四下iesp的购售能收益为28668.15元，相比于场景一的收益提升约7.07％，相比场景二提升1.17％，但是相比于场景三降低了2.93％，这主要是为了保证系统的能源利用效率处于良好状态，缓解iesp能源转换时导致的低能效问题。
[0187]
由此可以说明实施例1所提供的考虑能效-收益双重激励的iesp购售能方法，即基于动态激励机制的iesp互动响应策略，可以有效帮助iesp提升自身收益，同时兼顾用户的舒适度、满意度等指标。
[0188]
通过实施例2的仿真分析可知，本发明通过设计的动态激励因子可以有效引导用户积极、高效参与综合需求响应，帮助iesp调整综合能源系统的能量供给，可以有效保证系统的综合能效保持在80％以上；本发明提供的互动响应策略可以有效提升iesp的收益和用户的综合效用，相比固定价格情况下可提升收益约7.07％，用户效用提升约12.24％，实现iesp和用户之间的共赢；动态激励因子中同时考虑综合能效和iesp实时收益率可以在保证系统的高效性的同时提升iesp的购售能收益，通过合理制定调整合同能价套餐和dr合同套餐，利用合同引导用户参与需求响应，可有效帮助iesp参与市场的购能，提高iesp的市场竞争力。
[0189]
实施例3：
[0190]
本实施例提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时控制存储介质所在设备执行实施例1中所述的考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能方法。
[0191]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机
可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0192]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0193]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0194]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0195]
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能方法，其特征在于，包括如下过程：步骤1：需求响应模块构建用户侧电气热多能需求响应模型，获取多能响应量以及多能用户实际电气热量，分别输入至效用模块和动态激励模块；步骤2：效用模块构建电气热多能用户效用模型，经多次迭代计算后获得电气热多能用户的最大效用，然后输出用户响应后实际负荷需求量至收益模块；步骤3：收益模块构建iesp购售能收益模型，经多次迭代计算后获得综合能源服务商iesp购售能最大收益，然后输出综合能源服务商iesp购售能最大收益、成本、中长期市场购能量、现货市场购能量至动态激励模块；步骤4：动态激励模块结合收益模块以及需求响应模块输入的数据计算iesp实时收益率以及综合能效，然后构建双重动态激励因子；步骤5：动态激励模块基于双重动态激励因子，重新制定合同价格与激励价格，然后判断上层的电气热多能用户效用模型和iesp购售能收益模型是否达到最优，若是则输出最优购售能方案，同时输出新的合同价格以及购售能量，否则采集新的能价数据并反馈传递到上层的电气热多能用户效用模型和iesp购售能收益模型，再次循环，直至得出最优购售能方案。2.根据权利要求1所述的考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能方法，其特征在于，所述步骤1中，用户侧电气热多能需求响应模型如下：电负荷包含刚性负荷、可平移负荷、可中断负荷、可替代负荷；气负荷包含刚性负荷、可中断负荷、气电替代负荷；热负荷包含刚性负荷、可转移负荷、热电替代负荷；可平移负荷通过下式表示：且满足：其中，为第i个用户在t时段第s
j
类负荷第i个可平移负荷平移量；为t0时段的负荷可平移量；为1时表示平移，为0时表示不平移；t0表示初始负荷时段；t
t1
表示可平移时段长度；表示第i个用户在t时段第s
j
类负荷第i个可平移负荷平移进量；表示第i个用户在t+δt时段第s
j
类负荷第i个可平移负荷平移出量；表示第t个时段内t0时段可平移负荷的平移量权重；可转移负荷通过下式表示：式中，为初始负荷时段的可转移负荷量；为t时段分散转移后的负荷量；对于可中断负荷，其满足如下条件：
其中，表示第i个用户在t时段第s
j
类负荷第i个可中断负荷量；表示第i个用户在t时段第s
j
类负荷第i个可中断负荷的上限；对于可替代负荷、气电替代负荷以及热电替代负荷，在t时刻，多能用户经用能替代项目调节后的电负荷表示为：调节后的气负荷表示为：调节后的热负荷表示为：其中，为t时刻用户用气替代电的负荷；为t时刻用户用热替代电的负荷；表示第t时段第i个用能替代项目调节后的电负荷；表示第t时段第i个用能替代项目调节后的气负荷；表示第t时段第i个用能替代项目调节后的热负荷；为参与用能替代项目前的用户电负荷值；为参与用能替代项目前的用户气负荷值；为参与用能替代项目前的用户热负荷值；δ
e/g
为气-电替代系数；δ
e/h
为热-电替代系数；因此，用户的实际电量为：用户的实际气量为：用户的实际热量为：其中，表示第t时段第i个用户的可转移负荷；表示第t时段第i个用户的气转电负荷；表示第t时段第i个用户的热转电负荷；表示第t时段第i个用户的热转电负荷；分别为电负荷中的刚性负荷、可平移负荷、可中断负荷；分别为气负荷中的刚性负荷、可中断负荷；分别为热负荷中的刚性负荷、可转移负荷。3.根据权利要求1所述的考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能方法，其特征在于，所述步骤2中，电气热多能用户效用模型如下：征在于，所述步骤2中，电气热多能用户效用模型如下：
其中，r
i
为第i个用户的综合效用；s
j
为用户负荷种类；为用户的响应后负荷与初始负荷的偏差；为舒适度函数系数；为用户可响应部分负荷的实际未响应量；为用户的响应后实际负荷需求量；为用户的刚性负荷需求量；为满意度函数常数；为签订的合同价格；为用户的购能成本；λ为用户的弹性系数；ε1、ε2、ε3均为比例系数；为初始用电合同量；为用户的可中断负荷响应量；为用户的可平移/可转移负荷响应量；为用户的气电/热电替代负荷响应量；为激励价格。4.根据权利要求1所述的考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能方法，其特征在于，所述步骤3中，iesp购售能收益模型如下：式中，f
k
为第k个综合能源服务商(iesp)的购售能收益；为合同能源价格；为用户的响应后实际负荷需求量；为中长期市场的购能量；为中长期市场价格；为需求响应合同能源价格；为用户需求响应量；为现货市场的购能量；为现货市场的购能价格。5.根据权利要求4所述的考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能方法，其特征在于，所述iesp购售能过程中，iesp能源转换模块采用能源枢纽的形式表示iesp内部设备转换，在获取到用户的用能需求之后，利用自身的设备对能源进行转换，用户所需的热负荷都由耦合设备提供，仅参与电力-天然气市场购能；能源枢纽的形式如下：式中，η
chp
为热电联产设备的转换效率；η
t
为电力变压器的转换效率；η
p2g
为电转气设备的转换效率；η
he
为换热器的效率；λ
e,1
、λ
e,2
为输入电力分配比例；λ
g,1
、λ
g,2
为天然气的分配比例；φ
chp
为热电联产设备的热电比；分别为用户的响应后实际电、气、热负荷需求量；p
e,i,t
、p
g,i,t
分别为综合能源服务商(iesp)所需要购买的电量、气量；iesp能源转换模块在参与中长期市场时采取合约方式，因此，将中长期市场价格简化为一个常数，将现货市场价格近似为一个如下式所示的一次函数：式中，为现货市场价格-能量系数。6.根据权利要求1所述的考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能方法，其特征在于，所述步骤4中，双重动态激励因子计算如下所示：
式中，为第i个用户t时段的激励因子；sigmod()为s型函数；为激励因素影响分配系数；k
i
和r
i
分别为两种因素的激励系数；η
i,t
、λ
i,t
分别为第i个用户相对于系统的能效和对综合能源服务商(iesp)的收益率；其中，式中，τ
e
为电能的能质系数；τ
g
为天然气的能质系数；τ
h
为热能的能质系数；为用户的实际电量；为用户的实际气量；为用户的实际热量；p
e,i,t
、p
g,i,t
分别为综合能源服务商iesp所需要购买的电量、气量；为第i个用户进行需求响应之后的综合能源服务商iesp收益；为需求响应后综合能源服务商iesp的成本；为综合能源服务商iesp的初始收益；为综合能源服务商iesp的初始成本。7.根据权利要求6所述的考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能方法，其特征在于，所述步骤5中，重新制定的合同价格如下：式中，为响应后的合同价格；为合同能价折扣系数；为初始合同价格。8.根据权利要求6所述的考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能方法，其特征在于，所述步骤5中，重新制定的激励价格如下：式中，为响应后的激励价格；为激励能价提升系数；为初始激励价格。9.一种用于实现权利要求1至8中任一项所述考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能方法的考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能系统，其特征在于，包括需求响应模块、效用模块、收益模块、动态激励模块、iesp能源转换模块；需求响应模块用于建立用户侧电气热多能需求响应模型，获取多能响应量以及用户实际电气热量；效用模块用于建立电气热多能用户效用模型，获取电气热多能用户的最大效用；收益模块用于建立iesp购售能收益模型，获取iesp购售能最大收益；动态激励模块用于构建双重动态激励因子，引导用户进行负荷响应，重新制定合同价格与激励价格；iesp能源转换模块用于在购售能过程中通过综合能源服务商自身拥有的能源转换设备进行能源转换，生产电能、天然气和热能。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时控制存储介质所在设备执行权利要求1至8中任一项所述的考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能方法。

技术总结
本发明提供一种考虑能效-收益双重激励的综合能源服务商购售能系统、方法及存储介质，属于综合能源技术领域，构建了IESP与多能用户的日前互动响应架构，实现了IESP与用户的高效互动。本发明根据多能用户的满意度、舒适度及成本收益等构建电气热多能用户效用模型，考虑IESP与外部多能市场的交易数据分解，建立IESP购售能收益模型；然后结合IESP实时收益率及系统综合能效构建动态激励因子，重新制定合同价格与激励价格，采集能价数据反馈传递到上层模型。本发明可以有效引导用户积极、高效参与综合需求响应，帮助服务商调整综合能源系统能量供给，提高IESP市场竞争力，提升服务商的收益和用户的综合效用，实现共赢。实现共赢。实现共赢。


技术研发人员：窦迅 范冬楼 吴晨 薛贵元 张寒
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司经济技术研究院 国网能源研究院有限公司
技术研发日：2023.02.14
技术公布日：2023/7/11