1.一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S1：获取虚拟电厂系统中产消者的数量及其装备的分布式设备信息；

步骤S2：获取虚拟电厂中产消者各个分布式设备的运行约束；

步骤S3：读取面向虚拟电厂的上网电价和购电电价，并建立合作模式下的电厂内任意联盟的收益函数；

步骤S4：获取电厂内各个可再生能源的出力概率密度函数，建立虚拟电厂能量优化目标函数及其约束；

步骤S5：优化虚拟电厂目标函数，得到虚拟电厂大联盟取得最大收益时各个产消者的可再生能源输出功率和负荷功率；

步骤S6：计算大联盟的实际收益；

步骤S7：求取大联盟下各个联盟满意度最高的分配策略；

步骤S8：计算大联盟收益分配方案；

在所述步骤S3中的联盟P'的收益函数的内容如下：联盟P'的收益函数包括联盟与电力公司交易净收益、弹性负荷效用函数和储能系统效用函数，其公式为

+

其中，[x]＝max(x,0)，eP'和cP'分别表示联盟P'中可再生能源的输出功率和产消者的负荷功率；ei,t表示产消者i的可再生能源机组在时段t的输出功率；cj,t表示产消者i在时段t的负荷功率；λE/λC表示虚拟电厂与电力公司之间的卖/买电价， 和 分别表示弹性负荷和储能系统的集合， 表示弹性负荷‑j在时段t的功率； 表示储能系统‑j在时段t的充电功率，负值表示放电功率；

表示产消者‑j中弹性负荷的效用函数，对任意时段t∈T，任意弹性负荷其中，υj＞0,ζj≥0，该弹性负荷效用函数是一个单增的二次函数，对应弹性负荷线性递减的边际效益；

储能系统ESS的效用函数，对于对任意时段t∈T，任意储能系统式中，λd≥0表示储能设备损耗的单位成本，该效用函数描述了储能系统经过多次充放电过程后其自身会逐渐损耗的特性，代表储能系统的损耗成本，且 显然为凹函数；

所述步骤S4的过程如下：

P

步骤S4‑1：结合虚拟电厂系统内各个分布式设备的运行约束，将任意联盟P'∈2收益函数的期望作为优化目标，建立虚拟电厂能量管理优化模型如下：由于虚拟电厂向电网售电的价格低于购电价格，即λE≤λC，产消者参与合作博弈可获取更高的收益，这也代表着式(11)所表示的合作博弈模型具有超可加性，因此，所组建的大联盟的模型实现所有博弈主体利益的最大化；

步骤S4‑2：处理可再生能源出力不确定性可再生电源出力功率的不确定性用预测值以及预测误差进行模拟，其中预测误差为随机变量，定义ρ(ξ)表示预测误差ξ＝∑i∈Pei,t的概率密度函数，期望用μ表示；

当VPP中可再生能源机组的功率预测误差独立同分布时，由中心极限定理，得概率分布2

ρ(ξ)近似服从期望为μ，方差为δ的正态分布，则预测误差ρ(ξ)写成如下形式：式中：μ为可再生能源机组出力的预测值；

若无法获得ρ(ξ)的准确解析表达，利用可再生能源机组出力功率的历史数据拟合得到；

步骤S4‑3：处理虚拟电厂合作博弈模型中不可解析部分；

式(11)所表示的合作博弈模型中包含无法解析的表达式：因此，定义f(γ)如下所示：

式中：γ＝∑j∈P'cj,t，表示产消者的负荷功率，由于产消者带有储电电池，因此产消者的负荷功率γ可以为负数，表示储能电池的放电状态；

将可再生能源的预测误差ρ(ξ)带入式(13)，则f(γ)用如下的分段函数表示：当可再生能源机组的功率误差满足独立同分布时，将式(12)带入式(14)，得到：式中： 和

当可再生能源机组的功率误差采用历史数据得到时，且当γ≥0，式(13)得到如下近似表达：

f(γ)＝λEμ‑λEγ+(λE‑λC)(Φ1(γ)‑Φ2(γ))        (16)其中：

且当可再生能源机组出力的历史数据为χ＝{χ1,χ2,...,χM}，定义χγ＝{χi|χi≤γ,i＝

1,...,M}，则式(17)、(18)可用式(19)、(20)近似表达；

步骤S4‑4：f(γ)函数性质讨论和最终可求解的合作博弈能量管理优化模型；

根据f(γ)的分段性质，区分如下两种情况讨论：

1)当γ≥0时：

求二阶导得：

f”(γ)＝‑(λE‑λC)ρ(γ)+(λE‑λC)(‑γ)ρ′(γ)+(λE‑λC)ρ(γ)+(λE‑λC)ρ(γ)+(λE‑λC)γρ′(γ)＝(λE‑λC)ρ(γ)                   (23)

2)当γ＜0时

f”(γ)＝0                     (26)由于λE≤λC，得f”(γ)≤0，即f(γ)是关于γ的凹函数，对于非线性凹函数f(γ)，用分段线性化函数来表示，其表达式如(27)所示：对于联盟P′，能量管理模型可成式(28)的形式：

2.如权利要求1所述的一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述的虚拟电厂系统中包括多个产消者和一个独立控制中心，控制中心负责产消者与上级电力市场之间的双边能量交易；所述的虚拟电厂系统中所有产消者的集合为P＝{1,2,…i,…P}，即大联盟，其中i表示所述虚拟电厂中第i个产消者，P为所述虚拟电厂系统中的产消者数量；所述的产消者具有弹性负荷、风机、储能系统及电动汽车中的一种或多种分布式能源装置；所述分布式设备信息包括电动汽车容量、电动汽车V2G接入与离开时间、风机发电容量与出力上下限、储能设备容量、储能最大充电功率和最小充电功率。

3.如权利要求1或2所述的一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述的产消者所有的分布式设备包括弹性负荷、风机、储能系统及电动汽车；所述的弹性负荷的运行约束有：在时段t上的最小功率和最大功率、在时段t的爬坡功率和滑坡功率限制、弹性负荷在优化期间的耗能约束；所述的储能系统的运行约束有：在时段t上的最大出力功率和最小出力功率、时段t上储能荷电状态SOC的上下限、储能系统的额定容量限制，如下：

2.1)弹性负荷的运行约束

虚拟电厂中弹性负荷的集合为 对任意时段t∈T，对于任意弹性负荷 其运行必须满足如下约束：

其中， 表示弹性负荷j在时段t的功率； 表示弹性负荷j在时段t‑1的功率；

是弹性负荷j在时段t最大和最小功率； 是弹性负荷j在时段t的爬坡功率和滑坡功率； 是弹性负荷j在优化期间T的耗能约束；

2.2)储能系统ESS的运行约束

储能系统ESS的集合，对任何储能系统 必须满足下述约束：SOCj,0＝SOCj,T                 (7)式中， 表示ESS j在时段t的充电功率，负值表示放电功率； 和 分别表示ESS j最大放电功率和最大充电功率；SOCt是第j个储能系统在时刻t的荷电状态；SOCt‑1是第j个储能系统在时刻t‑1的荷电状态；SOCj,0是初始荷电状态；分别是充电效率和放电效率；

min max

SOC /SOC 是荷电状态的上下限； 是第j个储能系统的容量，T表示储能系统与电网相连接的时间段；

电动汽车是一种移动储能设备，其运行约束与(4)～(7)相同，T表示电动汽车接入电网的时间段。

4.如权利要求1或2所述的一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法，其特征在于，所述步骤S7求取核仁的内容包括：

过剩度e(P′,x)的含义是联盟 参加大联盟前后的收益差；过剩度越小，表示了联盟对分配方式x的满意度越高，当过剩度小于零时，说明联盟 中所有产消者不但得到满意的收益分配，还为大联盟内的其他联盟创造了价值，过剩度的公式为e(P′,x)＝v(P′)‑x(P′)，其中v(P′)表示联盟P′不参与大联盟时可获得的收益；x(P′)表示参与大联盟时，P′联盟中所有成员的所得收益之和；

为规避联盟中博弈主体数量增加而带来的指数型增长的计算负担，采用通过计算最糟糕情况的过剩度来求解核仁，建立对应优化模型为进一步，所述步骤S8中所述的收益分配方案由如下公式表示：其中，yi是联盟中博弈主体‑i的收益分配值，