本發(fā)明屬于虛擬電廠信息物理系統(tǒng)優(yōu)化領(lǐng)域，具體涉及一種通信中斷下虛擬電廠信息物理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)定價(jià)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有技術(shù)中，可再生能源發(fā)電是隨機(jī)的。為了使可再生能源平穩(wěn)地為負(fù)荷提供能量，通常會(huì)開發(fā)一個(gè)由儲(chǔ)能、可再生能源和分布式能源組成的虛擬電廠(vpp，virtualpower?plant)。然而，單個(gè)vpp的能量供應(yīng)是有限的，多個(gè)vpp能夠形成一個(gè)“多vpp”，為負(fù)載提供能量。近年來，為了提高多vpp的可觀測性和可控性，信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用于將多vpp轉(zhuǎn)化為多vpp信息物理系統(tǒng)。

2、目前，多vpp信息物理系統(tǒng)中的能源交易包括兩類：(1)多vpp信息物理系統(tǒng)中的管理者向負(fù)荷供應(yīng)能源，即多vpp信息物理系統(tǒng)交易；(2)一個(gè)vpp向另一個(gè)vpp供應(yīng)能源，即p2p交易。當(dāng)一個(gè)vpp向一個(gè)負(fù)載或另一個(gè)vpp出售能源時(shí)，它想要以一個(gè)合適的銷售價(jià)格獲得很高的回報(bào)。因此，多vpp信息物理系統(tǒng)必須面臨一系列的定價(jià)問題。在上述交易中，包括負(fù)荷需求或銷售價(jià)格在內(nèi)的信息通過通信網(wǎng)絡(luò)在買方和賣方之間傳輸。然而，由于對(duì)定價(jià)和數(shù)據(jù)通信的強(qiáng)烈依賴，通信問題不容忽視。因此，亟需探索一種通信中斷下虛擬電廠信息物理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)定價(jià)策略，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

3、現(xiàn)有的對(duì)虛擬電廠信息物理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)定價(jià)策略的研究通常存在以下幾點(diǎn)問題：

4、1、現(xiàn)有的定價(jià)方法可以分為兩類：基于優(yōu)化的和基于博弈的。無論是優(yōu)化方法還是博弈方法，都不考慮vpp之間的交互關(guān)系。事實(shí)上，每個(gè)vpp的銷售價(jià)格都會(huì)影響到其他vpp的收益。因此，確定如何對(duì)交互關(guān)系建模并在定價(jià)策略中考慮它是很重要的,現(xiàn)有研究缺乏一個(gè)vpp信息物理系統(tǒng)交易定價(jià)策略的設(shè)計(jì)；

5、2、現(xiàn)有方法都假設(shè)博弈的雙方都是完全理性的，也就是說，每個(gè)博弈方從不考慮其他博弈方對(duì)他的決定的反應(yīng)，只會(huì)選擇使其收益最大化的動(dòng)作。此外，一個(gè)完全理性的博弈要求博弈方不犯錯(cuò)，每次都確定最優(yōu)解。因此，由于如此嚴(yán)格的要求，博弈的實(shí)時(shí)性能較差，博弈結(jié)果并不總是合理的，缺乏一個(gè)有效的p2p交易定價(jià)策略的設(shè)計(jì)；

6、3、現(xiàn)有研究通信設(shè)備故障或通信數(shù)據(jù)不完整的影響被認(rèn)為是網(wǎng)絡(luò)擁塞，可以通過防御機(jī)制來解決。一旦通信路徑被直接中斷或數(shù)據(jù)完全丟失，在如此嚴(yán)重的故障情況下，如何完成定價(jià)任務(wù)有待進(jìn)一步研究，缺乏一個(gè)定價(jià)過程中通訊問題的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本技術(shù)提出一種通信中斷下虛擬電廠信息物理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)定價(jià)方法及系統(tǒng)。

2、第一方面，本技術(shù)提出一種通信中斷下虛擬電廠信息物理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)定價(jià)方法，包括：

3、根據(jù)預(yù)建立的虛擬電廠信息物理系統(tǒng)確定供電規(guī)則，所述預(yù)建立的虛擬電廠信息物理系統(tǒng)包括：多個(gè)賣家和一個(gè)買家，所述賣家為虛擬電廠，用于按照能量售賣價(jià)格提供能量，多個(gè)虛擬電廠均根據(jù)能量售賣價(jià)格獲取最大化收益，多個(gè)虛擬電廠之間為競爭關(guān)系，所述買家用于根據(jù)能量售賣價(jià)格購買對(duì)應(yīng)的能量；

4、在虛擬電廠信息物理系統(tǒng)中，采集虛擬電廠與負(fù)荷之間的交易數(shù)據(jù)以及兩個(gè)虛擬電廠之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易數(shù)據(jù)；

5、針對(duì)虛擬電廠與負(fù)荷之間的交易數(shù)據(jù)，基于廣義博弈論，根據(jù)所述供電規(guī)則，采用考慮虛擬電廠間交互關(guān)系的最優(yōu)定價(jià)策略，確定虛擬電廠的定價(jià)問題，將虛擬電廠的定價(jià)問題轉(zhuǎn)化為nikaido-isoda函數(shù)，得到最優(yōu)能量售賣價(jià)格；

6、針對(duì)兩個(gè)虛擬電廠之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易，基于進(jìn)化博弈理論和懲罰機(jī)制，選擇賣方的最優(yōu)能量售賣價(jià)格；

7、在通信中斷的情況下，根據(jù)路徑性能與數(shù)據(jù)重要度匹配的原則，采用路徑的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法，使用新的路徑將中斷的交易數(shù)據(jù)重新傳輸?shù)侥康牡亍?/p>

8、所述根據(jù)預(yù)建立的虛擬電廠信息物理系統(tǒng)確定供電規(guī)則，計(jì)算式如下：

9、

10、其中，qn為第n個(gè)虛擬電廠的負(fù)載需求，qn.max為第n個(gè)虛擬電廠的最大負(fù)載需求，ei,n為第n個(gè)虛擬電廠售出的能量與第i個(gè)虛擬電廠銷售價(jià)格之間的相互作用系數(shù),pricen為第n個(gè)虛擬電廠的能量售賣價(jià)格，n為虛擬電廠的數(shù)量。

11、所述針對(duì)虛擬電廠與負(fù)荷之間的交易數(shù)據(jù)，基于廣義博弈論，根據(jù)所述供電規(guī)則，采用考慮虛擬電廠間交互關(guān)系的最優(yōu)定價(jià)策略，確定虛擬電廠的定價(jià)問題，將虛擬電廠的定價(jià)問題轉(zhuǎn)化為nikaido-isoda函數(shù)，得到最優(yōu)能量售賣價(jià)格，包括：

12、基于廣義博弈論，根據(jù)所述供電規(guī)則，采用考慮虛擬電廠間交互關(guān)系的最優(yōu)定價(jià)策略，確定虛擬電廠的定價(jià)問題，所述定價(jià)問題為每個(gè)虛擬電廠的博弈目標(biāo)，其中，廣義博弈論的博弈方為虛擬電廠信息物理系統(tǒng)中每一個(gè)虛擬電廠，廣義博弈論的策略為每個(gè)虛擬電廠的能量售賣價(jià)格，廣義博弈論的收益為每個(gè)虛擬電廠的最大化收益；

13、將虛擬電廠的定價(jià)問題轉(zhuǎn)化為nikaido-isoda函數(shù)，并求解nikaido-isoda函數(shù)，得到最優(yōu)能量售賣價(jià)格。

14、所述基于廣義博弈論，根據(jù)所述供電規(guī)則，采用考慮虛擬電廠間交互關(guān)系的最優(yōu)定價(jià)策略，確定虛擬電廠的定價(jià)問題，計(jì)算式如下：

15、maxun(pricen,price-n)＝maxpricen×qn

16、

17、

18、約束條件為：

19、en,n＞＞|ei,n|,i≠n,ei,n＜0

20、

21、其中，un為在虛擬電廠信息物理系統(tǒng)和負(fù)荷之間的交易中，第n個(gè)虛擬電廠的收益，price-n為除了第n個(gè)虛擬電廠其余虛擬電廠的能量售賣價(jià)格，qn為第n個(gè)虛擬電廠的負(fù)載需求，qn.max為第n個(gè)虛擬電廠的最大負(fù)載需求，ei,n為第n個(gè)虛擬電廠售出的能量與第i個(gè)虛擬電廠銷售價(jià)格之間的相互作用系數(shù),pricen為第n個(gè)虛擬電廠的能量售賣價(jià)格，n為虛擬電廠的數(shù)量，e是交互系數(shù)矩陣，表示虛擬電廠之間的相互作用關(guān)系，pricenmin為第n個(gè)虛擬電廠的最小能量售賣價(jià)格，pricenmax為第n個(gè)虛擬電廠的最大能量售賣價(jià)格，pload為負(fù)載功率。

22、所述將虛擬電廠的定價(jià)問題轉(zhuǎn)化為nikaido-isoda函數(shù)，并求解nikaido-isoda函數(shù)，得到最優(yōu)能量售賣價(jià)格，計(jì)算式如下：

23、將虛擬電廠的定價(jià)問題轉(zhuǎn)化為nikaido-isoda函數(shù)，計(jì)算式如下：

24、

25、約束條件：

26、其中，k表示第k次迭代，α為一個(gè)正常數(shù)，u1n為un中的元素，f1為原始優(yōu)化目標(biāo)的基于對(duì)數(shù)障礙法的等價(jià)轉(zhuǎn)換形式，f2為供需平衡等式約束。

27、求解nikaido-isoda函數(shù)時(shí)，k次迭代的kkt條件(karush-kuhn-tucker條件)為：

28、

29、其中，dk表示第k次迭代時(shí)價(jià)格變化的向量；

30、判斷條件|pricek+1-pricek|≤ξ是否滿足，其中，ξ是一個(gè)常數(shù)，如果滿足，pricek+1的值即為最優(yōu)能量售賣價(jià)格。

31、所述針對(duì)兩個(gè)虛擬電廠之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易，基于進(jìn)化博弈理論和懲罰機(jī)制，選擇賣方的最優(yōu)能量售賣價(jià)格，包括：

32、針對(duì)兩個(gè)虛擬電廠之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易，基于進(jìn)化博弈理論和懲罰機(jī)制，構(gòu)建進(jìn)化博弈模型，所述進(jìn)化博弈模型采用一個(gè)集合(n,s,p,ub,us)表示，其中，n＝(nb|ns)為博弈空間，nb為買方集合，ns為賣方集合；s＝(sb|ss)為策略空間，sb為買方的購買策略，ss為賣方的定價(jià)策略；p＝(p1,p2,q1,q2,q3)為博弈概率，其中，p1為第一購買策略的選擇概率，p2為第二購買策略的選擇概率；q1為第一購買價(jià)格的選擇概率，q2為第二購買價(jià)格的選擇概率，q3為第三購買價(jià)格的選擇概率；為買方的收益，其中，bij為買方選擇策略i，賣方選擇策略j時(shí)的收益；表示買方隨意選擇其他策略時(shí)的懲罰機(jī)制，如果買方遵守了正常的博弈結(jié)果，否則為賣方的收益，其中，sij為賣方選擇策略j，買方選擇策略i時(shí)的收益，為賣方隨意選擇其他價(jià)格時(shí)的懲罰機(jī)制，如果買方服從博弈結(jié)果正常，否則

33、根據(jù)進(jìn)化博弈模型，對(duì)進(jìn)化穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行分析，模擬兩個(gè)虛擬電廠的策略選擇概率的變化趨勢；

34、在進(jìn)化穩(wěn)定狀態(tài)分析結(jié)果中，存在于可行區(qū)域邊界或表面的原始點(diǎn)對(duì)應(yīng)選擇概率的變化情況，選擇賣方的最優(yōu)能量售賣價(jià)格。

35、所述根據(jù)進(jìn)化博弈模型，對(duì)進(jìn)化穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行分析，模擬兩個(gè)虛擬電廠的策略選擇概率的變化趨勢，包括：

36、在賣方服從博弈結(jié)果的情況下，計(jì)算賣方的預(yù)期收益和平均收益；

37、在兩個(gè)虛擬電廠博弈過程中，選擇概率的變化用賣方復(fù)制動(dòng)態(tài)方程描述；

38、在買方服從博弈結(jié)果的情況下，計(jì)算賣方的預(yù)期支付和平均支付；

39、在兩個(gè)虛擬電廠博弈過程中，選擇概率的變化用買方復(fù)制動(dòng)態(tài)方程描述；

40、聯(lián)合所述方復(fù)制動(dòng)態(tài)方程以及買方復(fù)制動(dòng)態(tài)方程進(jìn)行求解，得到進(jìn)化穩(wěn)定狀態(tài)分析結(jié)果。

41、所述在通信中斷的情況下，根據(jù)路徑性能與數(shù)據(jù)重要度匹配的原則，采用路徑的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法，使用新的路徑將中斷的交易數(shù)據(jù)重新傳輸?shù)侥康牡?，包括?/p>

42、根據(jù)虛擬電廠的定價(jià)問題對(duì)交易數(shù)據(jù)的偏導(dǎo)數(shù)，計(jì)算得到交易數(shù)據(jù)的重要程度；

43、確定規(guī)劃的通信路徑的條件，所述規(guī)劃的通信路徑的條件為：使得交易數(shù)據(jù)的重要程度與信道的屬性相匹配，所述信道的屬性包括：安全風(fēng)險(xiǎn)、擁塞程度、傳輸速度；

44、將所有信道的屬性之和的最小值作為路徑的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法的目標(biāo)函數(shù)；

45、根據(jù)所述路徑的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法的目標(biāo)函數(shù)，采用分布式偏差最小化一致性算法規(guī)劃虛擬電廠的中心節(jié)點(diǎn)與負(fù)載之間的路徑，得到通信中斷的情況下的新的路徑；

46、使用新的路徑將中斷的交易數(shù)據(jù)重新傳輸?shù)侥康牡亍?/p>

47、所述根據(jù)所述路徑的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法的目標(biāo)函數(shù)，采用分布式偏差最小化一致性算法規(guī)劃虛擬電廠的中心節(jié)點(diǎn)與負(fù)載之間的路徑，得到通信中斷的情況下的新的路徑，包括：

48、步驟s5.4.1：將通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)分為領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)和跟隨節(jié)點(diǎn)，將虛擬電廠的中心節(jié)點(diǎn)作為領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，將除虛擬電廠的中心節(jié)點(diǎn)以外的節(jié)點(diǎn)作為跟隨節(jié)點(diǎn)，其中，領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)不會(huì)被其他節(jié)點(diǎn)影響；

49、步驟s5.4.2：在每一次迭代中，在跟隨節(jié)點(diǎn)中選擇當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，采用基于偏差最小化的更新協(xié)議，根據(jù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)狀態(tài)更新所有節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，所述偏差最小化由不考慮排隊(duì)延遲的情況下從其他節(jié)點(diǎn)到領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的延遲以及節(jié)點(diǎn)之間的權(quán)值組成；

50、步驟s5.4.3：根據(jù)基于偏差最小化的更新協(xié)議的收斂值判斷是否滿足通信要求；

51、步驟s5.4.4：如果滿足通信要求，則計(jì)算當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)，將遞歸連接父節(jié)點(diǎn)組成的路徑作為通信中斷的情況下的新的路徑；

52、步驟s5.4.5：如果不滿足通信要求，則返回步驟s5.4.2，在跟隨節(jié)點(diǎn)中重新選擇其他節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，重新進(jìn)行迭代。

53、第二方面，本技術(shù)提出一種通信中斷下虛擬電廠信息物理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)定價(jià)系統(tǒng)，包括：

54、規(guī)則建立模塊，用于根據(jù)預(yù)建立的虛擬電廠信息物理系統(tǒng)確定供電規(guī)則，所述預(yù)建立的虛擬電廠信息物理系統(tǒng)包括：多個(gè)賣家和一個(gè)買家，所述賣家為虛擬電廠，用于按照能量售賣價(jià)格提供能量，多個(gè)虛擬電廠均根據(jù)能量售賣價(jià)格獲取最大化收益，多個(gè)虛擬電廠之間為競爭關(guān)系，所述買家用于根據(jù)能量售賣價(jià)格購買對(duì)應(yīng)的能量；

55、數(shù)據(jù)采集模塊，用于在虛擬電廠信息物理系統(tǒng)中，采集虛擬電廠與負(fù)荷之間的交易數(shù)據(jù)以及兩個(gè)虛擬電廠之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易數(shù)據(jù)；

56、第一定價(jià)模塊，用于針對(duì)虛擬電廠與負(fù)荷之間的交易數(shù)據(jù)，基于廣義博弈論，根據(jù)所述供電規(guī)則，采用考慮虛擬電廠間交互關(guān)系的最優(yōu)定價(jià)策略，確定虛擬電廠的定價(jià)問題，將虛擬電廠的定價(jià)問題轉(zhuǎn)化為nikaido-isoda函數(shù)，得到最優(yōu)能量售賣價(jià)格；

57、第二定價(jià)模塊，用于針對(duì)兩個(gè)虛擬電廠之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易，基于進(jìn)化博弈理論和懲罰機(jī)制，選擇賣方的最優(yōu)能量售賣價(jià)格；

58、數(shù)據(jù)重傳模塊，用于在通信中斷的情況下，根據(jù)路徑性能與數(shù)據(jù)重要度匹配的原則，采用路徑的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法，使用新的路徑將中斷的交易數(shù)據(jù)重新傳輸?shù)侥康牡亍?/p>

59、有益效果：

60、本技術(shù)提出一種通信中斷下虛擬電廠信息物理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)定價(jià)方法及系統(tǒng)，在電網(wǎng)與負(fù)荷的交易中，在定價(jià)中考慮了電網(wǎng)與負(fù)荷之間的交互關(guān)系，提高了定價(jià)的合理性。同時(shí)，利用廣義博弈論有效地簡化了最優(yōu)價(jià)格的計(jì)算過程。在p2p交易中，在定價(jià)過程中考慮了買賣雙方的邊界理性特征。同時(shí)，在博弈中設(shè)計(jì)了懲罰機(jī)制，增強(qiáng)了定價(jià)的合理性，保證了定價(jià)結(jié)果的進(jìn)化穩(wěn)定。基于“動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)”的思想，以路徑的安全性與數(shù)據(jù)的重要程度相匹配的原則，對(duì)通信路徑進(jìn)行重路由，保證數(shù)據(jù)順利傳輸?shù)侥康亩?，保證定價(jià)策略的順利執(zhí)行。