文章解读与仿真程序复现思路——电力自动化设备EI\CSCD\北大核心《考虑碳排放分摊的综合能源服务商交易策略》

这篇文章的标题表明它将讨论一个关于综合能源服务商交易策略的主题，而在这个策略中，特别考虑了碳排放分摊的因素。以下是对标题中各关键词的解读：

综合能源服务商： 这指的是在能源领域提供多种服务的企业或组织，可能涵盖电力、天然气、可再生能源等多个方面。综合能源服务商通常提供一系列的能源解决方案，旨在满足客户的不同需求。
交易策略： 涉及到在商业和金融上进行能源相关交易的计划或方法。这可能包括采购、销售、投资等方面的策略，以实现经济效益和风险管理。
考虑碳排放分摊： 强调在制定和执行这一交易策略时，会特别关注考虑碳排放的分摊。这可能涉及到在能源交易中考虑环境影响，以确保业务活动对环境的影响最小化，符合碳排放和可持续发展的目标。

综合起来，这篇文章很可能会深入探讨综合能源服务商在其交易策略中如何整合考虑碳排放分摊的因素。这可能包括在能源市场中采取特定的环保措施、实施碳排放交易、或者是采用其他可持续性方法，以达到更环保和经济可行的业务目标。

摘要：为寻求在满足用户用能需求的同时降低系统碳排放的有效途径，提出了一种考虑碳排放分摊的多综合能源服务商能源交易策略。基于网络流模型实现碳流追踪并联合Shapley理论建立了综合能源服务商碳排放成本计算模型。应用Nash议价理论构建了多综合能源服务商合作博弈运行模型，将综合能源服务商碳排放成本引入优化目标函数，并利用分布式算法求解最优能源交易量和交易费用。最后基于修改的IEEE 39节点电网和12节点气网构成的多综合能源服务商系统进行仿真分析，验证了提出模型和方法的有效性。

这段摘要描述了一项研究，旨在找到在满足用户用能需求的同时降低系统碳排放的有效途径。以下是对摘要各部分的解读：

目标：
- 主要目标是在满足用户用能需求的同时，降低系统的碳排放。这表明研究关注在综合能源服务领域中寻找可持续发展的方法，以减少对环境的不利影响。
提出的方法：
- 提出了一种新的多综合能源服务商能源交易策略，特别考虑了碳排放分摊。这表明研究将探讨如何在能源交易中考虑环境因素，以实现碳排放的降低。
模型和理论：
- 使用网络流模型实现了碳流追踪，同时联合Shapley理论建立了综合能源服务商碳排放成本计算模型。这说明研究采用了复杂的数学模型和博弈理论来分析碳排放和成本。
方法步骤：
- 应用Nash议价理论构建了多综合能源服务商合作博弈运行模型。这表明研究考虑了多方参与的情况，并使用了博弈理论来模拟合作关系。
优化目标：
- 将综合能源服务商碳排放成本引入了优化目标函数。这意味着在优化能源交易时，考虑了降低碳排放的目标，以实现更为可持续的能源交易。
求解方法：
- 利用分布式算法求解最优能源交易量和交易费用。这说明研究使用了分布式计算方法来解决复杂的优化问题，以确定最佳的能源交易方案。
仿真验证：
- 最后，通过在修改的IEEE 39节点电网和12节点气网构成的多综合能源服务商系统上进行仿真分析，验证了提出模型和方法的有效性。这表明研究通过仿真实验证明了其方法在实际系统中的适用性和效果。

总体而言，这项研究旨在提供一种可行的、考虑碳排放分摊的综合能源服务商能源交易策略，并通过数学建模、博弈理论和仿真验证来支持其有效性。

关键词:碳排放; 综合能源服务商;网络流法:碳流追踪Nash议价理论;合作博奔;

碳排放：
- 这指的是研究中关注的核心问题，即能源系统产生的碳排放。研究的目标之一是降低系统的碳排放，表明关注环境可持续性和减缓气候变化的问题。
综合能源服务商：
- 指的是在能源行业中提供多种能源服务的实体，可能包括电力、天然气等。这些服务商可能参与多种形式的能源交易，研究着眼于优化它们之间的交易以实现更为可持续的结果。
网络流法和碳流追踪：
- 表明研究中采用了网络流模型，这是一种用于建模和分析流动网络中信息、物质或资源流动的方法。在这里，特别用于追踪能源系统中的碳流动，以了解碳排放的来源、流向等信息。
Nash议价理论：
- 这是一种博弈论的分支，用于研究多方参与的合作博弈。在这里，它被应用于能源服务商之间的合作关系，可能是为了达成共同的碳排放降低目标或优化能源交易。
合作博弈：
- 指的是多个参与方共同合作以实现共同利益的情境。在这里，涉及到多综合能源服务商之间的博弈，可能是为了最大化合作效益，包括降低碳排放和优化能源交易。

这些关键词的结合表明，研究旨在通过综合能源服务商之间的合作，利用网络流法和Nash议价理论等工具，实现能源交易的最优化，以降低系统碳排放，从而推动环境可持续性。研究可能通过建立数学模型和仿真实验来验证提出方法的有效性。

仿真算例：以我国北方某地区的典型用能场景，选取 3个具有代表性的综合能源服务商开展交易策略研究，以验证本文提出的模型。为方便表述，以下简称：IESP1、IESP2 和 IESP3。考虑到实际中各区域地理和用电特性的差异，选定的 IESP1 以工业负荷为主，远离居民区，配置大容量的风电厂。IESP2和 IESP3 分别以居民负荷和商业负荷为主，均配置光伏电站。各 IESP 向上级购电和购气的价格相同，均为分时电价，详细价格如附录 F 表 F1 所示。为验证本文所提出方法的有效性，建立 39-12节点综合能源系统进行仿真求解。在 matlab2016a的编译环境下，采用 cplex 求解器求解，设置仿真步长为 1 小时。

仿真程序复现思路：

仿真的复现思路可以分为以下几个步骤：

系统建模：
- 使用39-12节点的综合能源系统进行建模。考虑到IESP1、IESP2和IESP3的特性，需要对系统进行详细的电力和气体网络建模，包括电网和气体管网的拓扑结构、各节点的负荷和发电能力等。
能源服务商配置：
- 在建立的系统中，配置IESP1、IESP2和IESP3代表的能源服务商，分别设置其所拥有的风电厂和光伏电站的参数，包括发电容量、效率等。
交易策略制定：
- 为每个IESP制定交易策略，考虑其特有的负荷需求、能源产能以及上级购电和购气的价格。这可以是一个优化问题，使用分布式算法进行策略制定，可能涉及到Nash议价理论的应用。
分布式算法实现：
- 采用分布式算法来模拟能源服务商之间的协作和交易。每个IESP可以作为一个分布式节点，使用某种协议进行信息交换和协商，以达成最优的交易策略。常见的分布式算法框架，如分布式协商算法、分布式拍卖算法等，可以根据实际情况选择。
求解仿真模型：
- 利用Matlab编程环境，使用CPLEX求解器进行仿真求解。将建立的综合能源系统和分布式算法模型输入到Matlab中，并设置仿真步长为1小时。通过仿真，模拟系统在不同时刻的能源交易和能源流动情况。

以下是一个简化的伪代码表示：

% 步骤1: 系统建模
% 创建39-12节点的综合能源系统模型
energySystem = createEnergySystem('39-12节点系统');

% 步骤2: 能源服务商配置
IESP1 = EnergyServiceProvider('IESP1', '工业', '风电厂参数');
IESP2 = EnergyServiceProvider('IESP2', '居民', '光伏电站参数');
IESP3 = EnergyServiceProvider('IESP3', '商业', '光伏电站参数');

energySystem.addServiceProvider(IESP1);
energySystem.addServiceProvider(IESP2);
energySystem.addServiceProvider(IESP3);

% 步骤3: 交易策略制定
strategy_IESP1 = formulateStrategy(IESP1);
strategy_IESP2 = formulateStrategy(IESP2);
strategy_IESP3 = formulateStrategy(IESP3);

# 步骤4: 分布式算法实现

def distributedAlgorithm(energySystem):
    # 获取能源服务商列表
    serviceProviders = energySystem.getServiceProviders()

    # 初始化交易数据结构
    transactions = []

    # 对每个能源服务商执行分布式交易
    for provider in serviceProviders:
        # 获取能源服务商的能源产量和需求
        production = provider.getProduction()
        demand = provider.getDemand()

        # 在能源服务商之间执行交易
        transactions += executeTransactions(provider, serviceProviders, production, demand)

    # 更新能源系统的状态
    updateSystemState(energySystem, transactions)

def executeTransactions(provider, serviceProviders, production, demand):
    transactions = []

    # 在能源服务商之间执行基于价格和需求的交易
    for recipient in serviceProviders:
        if recipient != provider:
            price = calculateTransactionPrice(provider, recipient)
            quantity = calculateTransactionQuantity(production, demand, price)

            # 创建交易记录
            transaction = Transaction(provider, recipient, quantity, price)

            # 将交易记录添加到列表中
            transactions.append(transaction)

    return transactions

def calculateTransactionPrice(provider, recipient):
    # 在实际应用中，可以根据市场条件、供需关系等计算交易价格
    # 这里简化为随机生成一个价格
    return random.uniform(0.8, 1.2)

def calculateTransactionQuantity(production, demand, price):
    # 在实际应用中，可以根据价格、供需关系等计算交易数量
    # 这里简化为随机生成一个数量
    return random.uniform(min(production, demand), max(production, demand))

def updateSystemState(energySystem, transactions):
    # 在实际应用中，根据交易结果更新能源系统的状态
    # 这可能涉及到能源分配、价格调整等操作
    pass


% 步骤5: 求解仿真模型
simulator = Simulation('Matlab2016a', 'CPLEX', '1小时');
results = simulate(simulator, energySystem);

% 结果分析和可视化
analyzeAndVisualize(results);

在上述代码中：

distributedAlgorithm 函数是主要的分布式算法入口，通过调用其他函数执行能源服务商之间的交易。
executeTransactions 函数根据能源服务商之间的能源产量、需求以及价格执行交易。
calculateTransactionPrice 和 calculateTransactionQuantity 函数用于计算交易的价格和数量。在实际应用中，这些计算可能基于更复杂的市场模型。
updateSystemState 函数在实际应用中根据交易结果更新能源系统的状态，例如更新能源分配、价格等。

请注意，这只是一个简单的示例，实际应用中可能需要更多的细节和优化，尤其是在处理大规模系统和复杂市场模型时。