基于博弈与需求响应模型的光伏用户群电能共享方法探索

matlab代码：基于博弈与需求响应模型的光伏用户群的电能共享方法摘要：为了使光伏用户群内各经济主体能实现有序的电能交易，提出了一种基于光伏电能供需比（ＳＤＲ）的内部价格模型。在考虑经济性和舒适度的基础上，提出了用户参与需需求响应（ＤＲ）的效用成本模型。由于内部电价是以各时段光伏用户群内的供需比为基础，用户之间针对电价的需求响应行为可构成非合作博弈，在证明该博弈问题存在纳什均衡解的基础上，提出了分布式优化算法对用户的纳什均衡策略进行求解。最后，通过实际算例验证了所提模型在减少用电成本、提高光功率互用水平上的有效性。

在如今追求可持续能源发展的大环境下，光伏用户群的电能有效共享成为了一个热门话题。今天咱就来聊聊基于博弈与需求响应模型的光伏用户群电能共享方法，并用Matlab代码来揭开它的神秘面纱。

核心模型

基于光伏电能供需比（ＳＤＲ）的内部价格模型

为了让光伏用户群里各个经济主体能有条不紊地进行电能交易，这个内部价格模型可就派上用场了。简单来说，它是根据各时段光伏用户群内的供需比来确定电价。打个比方，如果某个时段光伏发电量充足，需求相对少，那电价可能就低；反之，如果需求大，发电不够，电价就高。这种基于实际供需情况定价的方式，能更好地协调电能的分配。

用户参与需求响应（ＤＲ）的效用成本模型

光有电价模型还不够，咱还得考虑用户参与需求响应时的各种因素。在考虑经济性和舒适度的基础上，就有了这个效用成本模型。用户参与需求响应，比如调整用电时间，虽然能在电价低的时候用电省钱，但可能会影响到生活舒适度。这个模型就是用来平衡这些因素的，让用户能做出相对最优的决策。

非合作博弈与纳什均衡

因为内部电价依赖于供需比，用户之间针对电价的需求响应行为就构成了非合作博弈。想象一下，每个用户都想在电价上占到便宜，根据市场电价和自己的需求来调整用电行为。这里面存在一个纳什均衡解，简单讲就是在这个状态下，每个用户都已经采取了对自己最有利的策略，单方面改变策略也不会得到更好的结果。

Matlab 代码实现与分析

% 初始化参数 num_users = 10; % 用户数量 time_slots = 24; % 时段数 solar_generation = rand(num_users, time_slots); % 随机生成各用户各时段光伏发电量 demand = rand(num_users, time_slots); % 随机生成各用户各时段用电量 % 计算供需比 supply_demand_ratio = sum(solar_generation, 1) / sum(demand, 1); % 内部电价计算 internal_price = 1./ supply_demand_ratio; % 效用成本模型计算示例 utility_cost = zeros(num_users, time_slots); for i = 1:num_users for t = 1:time_slots % 这里简单假设效用成本与用电量和电价相关 utility_cost(i, t) = demand(i, t) * internal_price(t); end end % 分布式优化算法求解纳什均衡策略（简化示意） % 实际中这部分会更复杂 equilibrium_strategy = zeros(num_users, time_slots); for iter = 1:10 % 假设迭代10次 for i = 1:num_users for t = 1:time_slots % 根据邻居用户策略和当前电价等因素更新自己的策略 % 这里只是简单示意，实际需考虑更多因素 equilibrium_strategy(i, t) = demand(i, t) * internal_price(t); end end end

代码分析

初始化参数部分：我们首先定义了用户数量和时段数，然后通过rand函数随机生成了各用户在各时段的光伏发电量和用电量。这只是一个简单的模拟，实际应用中这些数据可能来自真实的监测或预测。
计算供需比和内部电价：通过对各用户的发电量和用电量进行求和，再相除得到供需比。然后根据供需比的倒数得到内部电价。这里的计算逻辑很清晰，直接反映了供需关系对电价的影响。
效用成本模型计算：在这个循环里，我们简单地假设效用成本等于用电量乘以电价。在实际情况中，效用成本可能还涉及到舒适度的量化等更复杂的计算，但这里只是一个示例，展示基本的计算思路。
分布式优化算法求解纳什均衡策略：这里我们做了一个非常简化的示意。在实际应用中，求解纳什均衡策略需要考虑邻居用户的策略、市场电价动态变化等诸多因素，通过不断迭代来找到最优策略。这里假设迭代10次，每次循环里各用户根据一定规则更新自己的策略。