博弈论在微电网中的应用及展望

微电网的特点决定了其运行、调度、控制等诸多形态明显不同于传统配电网。如何确定微电网系统中各决策主体最佳策略从而平衡和优化有关各方利益是一项极具挑战性的课题,面向复杂主体多目标优化的博弈论有望成为攻克微电网系统诸多关键难题的有力工具。该文主要针对微电网,集中讨论了博弈论在微电网源、网、荷、定价策略等环节中的典型应用,并对博弈论未来在微网型售电商、微电网与主网交互、可再生能源发电渗透率、微电网通讯网络建设等方面的应用进行了展望,希望对推动博弈论在微电网中的深入研究起到积极作用。     

博弈论在电力需求侧的应用研究综述

随着智能电网的快速发展与电力体制改革的不断深化,需求侧用户能以购电主体和售电主体双重身份参与电网的双向互动。智能电网与开放电力市场下的需求侧赋予了用户更多选择,而博弈论作为多主体决策优化问题的重要工具有望可以解决该领域的诸多难题。首先,归纳了当前电力需求侧存在的典型博弈行为;其次,集中讨论了博弈论在分布式能源用户、高能耗用户以及中低能耗用户3个方面的应用;最后,对博弈论在分布式能源协调优化、高能耗用户购电策略优化、商业和居民用户需求响应、网络通信安全等方面的应用进行了展望。     

基于多用户非合作博弈模型的切负荷策略优化方法

为了兼顾电网安全稳定和故障下切负荷对社会造成的影响,针对切负荷控制策略如何减少控制代价、并反映各负荷用户间公平竞争等问题,提出了保障大功率缺额场景下系统频率稳定性的切负荷控制优化决策方法。首先从负荷优先级、负荷损失代价、切负荷量精确度三个方面分析了影响切负荷控制效果的要素。在此基础上,利用博弈论原理,构建了各负荷用户作为参与者的多负荷用户非合作博弈模型。然后设计了基于NSGA-II算法的求解方法,通过求解多目标优化模型,获得Pareto整体最优解作为切负荷优化策略。最后通过区域电网典型算例,验证了所提出模型及其求解方法的有效性。     

博弈论在处理大电网事故中的应用

从博弈论的角度分析电网事故处理的决策过程。应用不完全信息动态博弈相关理论和均衡解法,将电网和调度之间的关系定义为2个人的博弈过程。在大电网事故处理过程中,尽快恢复重要负荷供电是事故处理的关键(将时间作为优化决策目标)。     

基于讨价还价博弈的中长期购电计划制定方法

随着节能发电调度模式在我国的推行,经济性与节能性成为电网在制定中长期发电计划时需要同时考虑的重要因素.这两个目标相互联系但又并非完全一致.该文在考虑公平性原则的基础上,给出了以电网中长期购电经济性最优及煤耗最优为目标的优化模型.针对这一双目标规划问题,引入博弈论的思想,将各优化目标视为博弈者,从而将不同目标之间的协调过程建模为一个讨价还价的博弈过程.在Nash公理的基础上,通过求解讨价还价型博弈问题,使经济性和节能性目标在竞争、合作意义上实现最优.算例研究表明,该方法具有理论意义与实用性,对中长期购电决策的制定有着重要的参考价值.     

大规模风电接入电力系统备用决策评述

大规模风电接入给电力系统运行带来很大不确定性,增加了系统发电调度和备用决策的难度。深入分析了大规模风电接入电力系统备用决策的影响因素。在传统确定性决策方法的基础上,重点梳理和对比计及风电影响的概率性决策方法,指出各类方法的特点及可能存在的问题。从电源侧和需求侧两个方面深入探讨了大规模风电接入电力系统的备用配置问题,指出风、火等多电源打捆和电动汽车等储能设备以及其他技术在解决备用配置问题中的应用潜力。综合大规模风电接入对电力系统生产、运行以及消费环节的影响,对传统的电力系统备用的概念进行了扩展。     

基于博弈理论的电力系统扩展规划方法研究

随着我国电力建设的加强以及对电力系统研究的不断深入,如何根据电力市场中不同投资主体的优势和特点研究最合理的电力系统扩展规划方案,对于我国电力系统的可持续发展具有重要意义。提出了一种基于合作博弈的电力系统扩展规划方法。首先,根据电力市场下各主体的投资和收入情况,分别建立相对应的经济规划模型,进而,基于发电公司和电网公司之间的影响机理以及博弈行为分析,构建电力系统中不同投资主体间的合作博弈规划模型;然后,利用迭代搜索法对模型进行求解;最后,基于仿真算例验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于合作博弈的互联电网电力交易优化分配模型

分析了互联电网的特点和问题,指出跨区域互联电网合作的必要性,并运用博弈论构建了基于多人合作对策的互联电网合作对策模型,并采用Shapley值法、核心法和简化的MCRS法等分配方式进行了算例分析,探讨了不同计算结果的寓意.结果表明,合作对策模型可以更好地体现各合作电网之间的相互影响,分配结果较传统方法更为合理,可以较好地应用于互联电网电力交易的优化决策.     

新型电力系统下的储能发展

构建以新能源为主体的新型电力系统,需要储能的大力支撑.如何发展储能,以促进新型电力系统的建设 成为当前亟需解决的问题.对我国储能的技术、产业等方面的发展现状进行梳理,同时结合新型电力系统发展情况对 发电侧、电网侧和用户侧储能进行分析,在此基础上,对储能产业发展提出相关政策建议,以期为新型电力系统的构 建提供决策支持.     

促进间歇性可再生能源发电消纳的水电定价与能量管理策略

小水电站是电力系统中重要的灵活性资源,可以促进风电、光伏等间歇性可再生能源 (intermittent renewable energy,IRE)的开发与利用。在此背景下,研究了促进IRE发电消纳的水电定价与能量管理策略。首先,根据小水电站的日调节能力,将其分为统一调度水电站(coordinately-scheduled hydropower station, CHS)和自主调度水电站(independently-scheduled hydropower station,IHS)两类,并基于Stackelberg博弈提出了包含多个主体的水电定价与能量管理框架。然后,构建了双层优化决策模型,上层用于制定针对IHS的水电峰谷电价,并确定CHS的发电出力,决策目标是弃水量与弃风弃光量的加权和最小;下层用于IHS确定各自的发电功率,决策目标是各自的发电收益最大。接着,应用Karush-Kuhn-Tucker条件与强对偶理论方法将所得到的非凸非线性优化问题转化为混合整数线性规划问题,并采用Yalmip/Gurobi求解器求解。最后,用IEEE标准算例系统对所提方法的可行性进行了说明,仿真结果表明所提出的水电定价与能量管理策略可以提升对IRE发电的消纳。     

智能住宅小区的需求响应主从博弈模型

针对含有多个售电商的智能住宅小区,建立了售电商和用户之间的主从博弈模型。在该模型中,用户间的电力消费行为用含有个人隐私的演化博弈模型进行模拟,售电商之间的价格竞争通过非合作博弈模型进行模拟。同时证明了该博弈模型均衡解的存在性并设计算法进行求解。数值结果表明所提出的算法能够快速收敛且具有可扩展性,同时售电商和小区用户之间基于价格的需求响应行为有利于实现电力供需平衡,从而维持智能小区电力系统安全运行。     

发电市场竞争中的博弈论模型及求解方法(英文)

从多个角度论述了发电商竞价过程中各种合作的可能性,并建立了相应的博弈论模型,给出了模型的解法及合理的利润分配方案.涉及利润分配方案的过程中,综合考虑了发电商的各种可能选择使其能够获得最大利润,并通过数值算例说明发电商在各种情况下的获利状况.结果表明,发电商在合作控制产量的情况下可以获得更高的利润,即使参与者结成了联盟也未必一定能获得更大的利润.     

基于动态博弈的电力市场均衡的稳定性分析

对电力市场中的重复拍卖，用动态博弈的方法，以电价为参考变量，利用Betrand模型重点研究了Pool模式下纯策略Nash均衡点的唯一性与稳定性，以及Nash均衡的收敛性质。研究结果表明，均衡点的稳定性与发电容量必须运行率（MRR）以及由MRR决定的均衡点的个数关系密切，当均衡点唯一时必然稳定；存在多个均衡点时均衡点的稳定性与市场初始状态有关。文中采用了全局稳定、区域稳定、随机状态、等效边际成本等概念来更好地说明电力市场中的问题，并且用图形的方法直观地对均衡点的稳定性问题做出了描述。     

不完全信息下的供电公司最优竞价策略

供电公司在确定自身竞价策略时要考虑用户对分时电价的响应。由于供电公司公布竞价策略在先,用户可根据供电公司策略作出自己的最优选择,该问题可以用stackelberg博弈问题描述。在构造单一卖方市场主要规则的基础上对stackelberg博弈模型采用了概率论和估计竞争对手竞价参数的求解方法,从而将多个供电公司间的多人不完全信息博弈问题转化为双人博弈问题来求解。算例仿真验证了该方法的有效性。     

古诺博弈模型在发电厂商竞价策略中的应用研究

在分析了发电厂商信息具有随机性的基础上,分别视情况建立了两个信息具有随机性的静态古诺博弈模型,并应用概率论的知识,分别求出了这两个模型的贝叶斯均衡.     

基于合作博弈的互联电网电力交易优化分配模型

分析了互联电网的特点和问题,指出跨区域互联电网合作的必要性,并运用博弈论构建了基于多人合作对策的互联电网合作对策模型,并采用Shapley值法、核心法和简化的MCRS法等分配方式进行了算例分析,探讨了不同计算结果的寓意。结果表明,合作对策模型可以更好地体现各合作电网之间的相互影响,分配结果较传统方法更为合理,可以较好地应用于互联电网电力交易的优化决策。     

博弈论在竞价上网中的应用研究

发电公司如何报价 ,报价过高难以上网、报价过低造成经济损失 ,已成为目前电力行业研究的重要课题 ,博弈论正是解决这类问题的有效方法 ,在论述电价形成方法的基础上 ,提出了先进行成本计算 ,然后确定不同成本加成率并以此构建博弈矩阵 ,利用博弈矩阵或博弈数学模型进行竞价上网 ,以求出最优报价的思路和方法。最后 ,以古尔诺双头垄断博弈模型作为实例验证了该方法的应用是切实可行的。     

基于合作博弈机制的电动汽车交易策略研究

由于电动汽车和新能源对碳达峰碳中和的关键作用,电动车充放电过程的电量参与主体之间合作与竞争互存,从而影响电动汽车的大规模推广。以电动汽车P2P电量交易模式作为研究对象,研究参与电量交易电动汽车群组成联盟成员的合作博弈策略。该策略以联盟成员的性质相同、地位一致的Shapley值分配策略为基础,设计面向新能源协同优化的改进Shapley合作博弈模型及算法,并通过仿真实验结果验证了该方案在提升各联盟成员相对收益、电动汽车电量的利用率和消纳新能源能力方面的有效性。     

基于三层博弈的社区综合能源系统电热交易策略

随着综合能源系统逐渐向智能化、清洁化、去中心化转型,发用电一体的产消者应运而生。为实现综合能源系统可再生能源的充分消纳,提高各主体的交互效益,提出基于三层博弈的社区综合能源系统电热交易策略。首先,建立基于社区合作博弈嵌套的综合能源运营商与能源社区主从博弈模型,运营商以最大化自身效益为目标制定分时电价、热价并传递给能源社区。能源社区响应运营商的电热决策,以消费剩余最大为目标制定与其他社区的交互策略,确定购能需求并传递给运营商。其次,为降低综合能源运营商碳排放,充分消纳各运营商的资源剩余,建立多综合能源运营商的纳什谈判模型。然后,利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件将模型进行转化,并利用McCormick法进行凸松弛。最后,采用交替方向乘子分布式算法对模型进行求解,通过算例验证了所提策略能够有效提升各主体交互效率、降低综合能源系统碳排放、提高各主体效益。