(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211210912.2 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 211106 江苏省南京市江宁区将军大 道29号南京航空航天大 学 (72)发明人 陶思钰　许天赐　刘悦　张潮海　 周洁敏　郑罡　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 张弛 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 30/02(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种基于合作博弈的海上风电场集群优化 规划方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于合作博弈的海上风 电场集群优化规划方法， 属于电力系统规划领 域， 用来解决邻近海上风电场的收益分配问题。 具体方法包括建立海上风电场模 型； 确定合作博 弈适用的条件， 并采用Shapely值法建立模型； 求 解模型。 本发 明综合考虑海上风电场集群中各风 电场之间的相互作用， 基于Shapely值法研究了 海上风电场集群的利益分配问题， 更适宜目前风 电场规模化、 集群化建设的发展趋势， 有利于提 高海上风电场集群建 设工程的经济性。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 115545466 A 2022.12.30 CN 115545466 A 1.一种基于合作博 弈的海上风电场集群优化 规划方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)获取风电场集群规划仿真所需的各项参数的数值， 建立各个风电场的输出功率模 型和经济模型， 以作为 步骤(2)中博 弈模型的特 征函数； (2)确定合作博 弈适用的条件， 并采用Shapely值法建立模型， (3)求解模型。 2.根据权利要求1所述的基于合作 博弈的海上风电场 集群优化规划方法， 其特征在于， 基于风电场的平均年发电量AEP建立输出功率模型， 基于风电场利润的净现值建立经济模 型， 所述步骤(1)包括以下步骤： (11)根据各个风电场的基本参数、 风机的参数、 风资源分布参数以及尾流模型， 计算各 个风电场的平均年发电量AEP： 式中， T为一年中的总小时数， Ns为风玫瑰图被划分的方向数， Nwt为风电场 中风机的个 数， vin为风机的切入速度， vout为风机的切出速度， pw， i为第i个风向发生的概率， Pwt(vij)为 风机的功率方程， p(vij)为第i个风向、 第j台风机处 的风速概率分布函数， dv为风速的微分 算子； (12)根据风电场的输出功率和经济参数， 计算各个风电场利 润的净现值 NPV： 式中， Iwt为风电场总投资成本的净现值， L为风电场工程的寿命， pkWh为风电场每kWh风 电的售电 电价， COM为风电场的年均运维成本， r为 风电场工程的利 润率。 3.根据权利要求2所述的基于合作 博弈的海上风电场 集群优化规划方法， 其特征在于， 所述步骤(2)包括以下步骤： (21)确定博弈的参与者： 海上风电场集群中的n个相邻风电场， 分别以WF1、 WF2、…、 WFn 表示； (22)确定合作博弈模型的适用范围： 由n个风电场组成的海上风电场集群I＝{WF1， WF2，…， WFn}， 对于I的任意 一个子集M， 定义特 征函数V， 根据Shapely定理， 若V满足： V(M1∪M2)≥V(M1)+V(M2)      (4) M1， M2∈M        (5) 则表明各风电场之间的收益不会相互抵消， 并且会随着集群的扩大而增加； 此时， 各风 电场会选择合作， V(M)称作M的特 征值； (23)确定风电场的收益： 将单独经营时各个风电场的收益函数分别记为UWF1、 UWF2、…、 UWFn：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115545466 A 2式中， NPV1、 NPV2、…、 NPVn为各个风电场的净现值； (24)确定海上风电场集群的子集类别： 海上风电场集群I每一个非空子集， 均可视为一 个合作博 弈模型， 称作联盟； WFi所在的联盟记作Mi， 定义L(i)： 式中， 为WFi所在的p个联盟， L(i)称作Mi的集合； 将WFi不在的联盟记作 构成集合 (25)确定风电场的策略和策略集： 海上风电场集群中的n个相邻风电场进行独立决策 时， 分别以各自的布局作为策略， 记为X1、 X2、…、 Xn； 实际决策时受到各风电场边界约束、 风 电场可行域约束以及相邻风机之间最小距离的约束， 决策变量在其中连续取值， 即博弈参 与者的策略集总是在连续策略空间中取值， 具体表示 为： X1∈SWF        (10) 式中， SWF1、 SWF2、…、 SWFn为各风电场布局的策略空间； 对于联盟Mk＝{WF1， WF2，…， WFp}， 它 的的策略为(X1， X2，…， Xp)， 策略空间Sk＝SWF1∪SWF2∪…∪SWFk； (26)基于Shapely值法将联盟收益分配给各个风电场： 根据Shapely定理， 计算WFi在特 征函数为V时的Shapely值 式中， L(i)为包含W Fi的联盟集合， n和m分别为I和 中风电场的个数， 为 的特 征值， 为除去WFi后的特征值； 即为WFi采取合作方式所能分得的收益； (27)博弈均衡策略： 海上风电场集群I采取合作博弈模型， 以Shapely值作为各个风电 场在此模型 下的收益分配值。 4.根据权利要求3所述的基于合作 博弈的海上风电场 集群优化规划方法， 其特征在于， 所述步骤(3)包括以下步骤： (31)定义解集： 与 分别表示包含和 不包含WFi的联盟， 它们之间为非合作博弈关 系， 设二者的策略分别为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115545466 A 3