博弈论在电力系统中典型应用及若干展望

博弈论作为一种先进的优化工具,主要用于研究多个利益相关主体如何进行优化决策的问题。随着智能电网的快速发展,现代电力系统在发电、配电、用电等多个环节的参与者呈多样化特征。在此环境下,博弈论为多决策主体优化问题提供了新的解决途径。论文首先介绍了博弈论的基本概念和分类,然后从电力系统规划、电力市场、调度、控制等方面阐述并总结了博弈论的四项典型应用示例。最后,从可再生能源发电、微电网、需求响应、电网演化和博弈均衡求解方法等多个方面论述了值得深入研究的关键科学问题。希望该文的工作对推动博弈论在电力系统中的应用能够起到积极作用。     

微电网电力市场交易模型研究

在分析微电网特点的基础上,提出了基于多代理系统(multi-agent,MAS)的微电网电力市场交易模型。考虑到电力市场是一个不完全竞争市场,应用博弈论对微电网竞价策略进行分析。由于微电网的特殊性,微电网本身可以看成一个小型的低压配电网系统,而对于上级电力市场,微电网可以看成一个发电商,微电网要实现自身经济效益最大化就需要从这2个方面进行优化。应用等微增率对微电网各发电元件的经济运行进行分析计算,通过算例计算,得出了微电网自身利润最大化的报价策略和最优化运行方案。     

计及需求响应和热电联产的多微电网联盟优化调度方法

面对新一轮电力改革的持续推进,使得具有相同利益诉求的微电网主体考虑区域合作联盟形式以降低市场化风险。而为实现联盟内各微电网更高的收益以及运营经济性,搭建了含多种分布式资源的联盟系统架构,从而构建了多微电网日前优化的合作博弈模型。所提模型以最小化联盟运营成本为目标并采用分时调度策略,对包含储能、热电联产机组等多种分布式资源的运行状态实时决策。此外,合作模型中充分考虑需求响应机制和分时电价以实现微电网内部可转移负荷的实时优化调度。最后,采用Shapley算法依据联盟内各微电网成员对总体运营成本的边际贡献进行公平有效分摊。对包含3个微电网的联盟进行仿真分析表明,相比于单独交易策略,所提合作博弈模式下各微电网主体的经济效益均得到提升。     

基于合作博弈的需求侧响应下光储微电网优化配置

在电力市场环境下,考虑需求侧响应和储能系统对微电网的影响,通过合作博弈的方式进行系统联合优化配置。提出一种在需求侧用户适当转移负荷的情况下实行分时电价的微电网运行策略,用于实现微电网收益最大化和最优可靠性。首先,建立了转移负荷的用户、分时电价下进行负荷响应的用户和储能系统的目标函数和模型。其次,利用合作博弈的方式将三方进行联合优化配置,采用迭代算法求出了三方联合优化纳什(Nash)均衡点(最优配置方案)。基于此提出系统联合优化运行策略。将该模型和算法应用于甘肃某一实际光伏微网系统,验证了其有效性。     

基于区块链的微电网合作博弈电力交易优化

微电网可实现分布式电源的有效整合,减少新能源间歇性波动对主网造成的影响。为更好的实现微电网的优化运行,文章提出了基于区块链和博弈理论的微电网电力交易模型。首先,建立微电网P2P(Peer-to-Peer)电力交易系统的总体架构,对区块链网络、智能合约逻辑进行设计;进一步,通过分析微电网中各用户主体的效益,优化交易过程中的用户匹配;接着,利用合作博弈算法实现微电网P2P电力交易定价模型。最后,仿真及分析结果表明,基于区块链与合作博弈的交易模型能有效实现用户间电力交易,有利于构建公开、透明、高效的市场环境,可确保用户收益最大化。     

基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置

为了充分发挥价格杠杆在微电网储能配置中的作用,提升多微电网储能充放电的协调性,提出一种基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置方法。配电网作为博弈主体,考虑价格杠杆对微电网储能充放电行为的影响,以配电网运行成本最低为目标对电价进行调整,下发给博弈从体。多微电网为博弈从体,考虑运行策略对容量规划的影响,以各微电网年化总成本最低为目标,建立微电网储能容量双层优化配置模型,确定对应电价下微电网的最优储能容量及运行策略。IEEE33节点系统算例分析表明,通过价格杠杆对微电网的储能容量进行优化配置后,既提高了微电网自身的收益,又减小了配电网的运行成本。     

区块链技术下局域多微电网市场竞争博弈模型及求解算法

区块链技术作为新兴分布式数据库技术,在能源领域有巨大的应用潜力。多微电网系统作为能源互联网的重要组成部分,研究多微电网系统中多主体的竞争博弈对能源互联网技术的发展具有重要的意义。在综合分析微电网运营商、大用户以及分布式聚合商市场主体需求及收益等因素的基础上,构建了基于区块链技术的多微电网系统竞争博弈模型;针对这一复杂多目标优化问题,提出了采用改进蚁群优化算法(IACO)进行求解。对所构建的竞争博弈模型及求解算法进行了仿真分析,仿真结果表明,基于所提模型得到的各时段最优电价策略可有效地平衡市场各主体的效益,从而实现多方共赢和协调发展;结果验证了IACO在求解基于区块链技术多目标优化问题时的适应性和有效性。     

基于合作博弈的多微电网系统灾后恢复决策模型

配电网由于灾害等原因停电时,处于该配电网中的多个微电网之间可以进行合作,实现合作区域内储能等资源的优化利用,提升关键负荷的供电可靠性.本文提出一种基于合作博弈的多微电网系统灾后恢复决策模型.建立了多微电网的合作博弈模型,研究了各微电网合作的条件,并根据Shapley值对合作联盟的收益进行分配.实际多微电网系统的测试结果,验证了本文所建立的基于合作博弈的多微电网系统灾后恢复决策模型的正确性.     

基于主从博弈的多主体投资多微网系统优化配置

随着越来越多微电网协同运行,微网与微网间、微网与配网间电能交互过程愈发复杂,同时也影响着微网运营商及配网运营商的投资利益。为了探索两者间联合投资的最佳规划策略,提出一种基于主从博弈的多主体投资多微网系统优化配置方法。首先,在多微网系统模型基础上,构建考虑多微电网运营商运行成本、经济收益,以及配电网运营商投资微电网成本、延缓配电网升级及售购电收益的函数模型。然后,分别以多微网系统支付函数最小和配网收益最大为目标建立主从博弈模型,并提出自适应遗传算法与粒子群算法相结合的算法,求解多微网系统分布式电源最优配置。最后,通过4组方案进行对比实验,证明了所提规划方法能更好地平衡多微网运营商和配网运营商间的收益。     

离网型微电网优化运行策略研究

目前对微电网的研究主要集中在并网模式,而对离网模式的研究较少.在满足离网型微电网电能质量等供电需求的情况下,考虑风/光/柴/储的出力约束及启停成本,构建了离网型微电网经济优化模型,在提高可再生能源利用率的同时,优化系统的经济性运行.再者,通过算例分析,对比了专家策略和所提优化策略.最后,通过不同时间尺度仿真分析,验证了所提优化策略的优越性.     

基于博弈论的配电网中多级微电网优化配置分析

随着分布式发电和微电网技术的发展,未来配电网中将分布着多种规模不同的微电网系统,投资主体也将呈现多样化趋势,为配电网规划设计带来巨大挑战。文中探讨了配电网中的多级微电网结构,选取用户、以能源服务公司为代表的投资开发商和电力公司为参与者,分析了不同投资主体的利益关系,综合考虑分布式电源投资费用、购售电费用、补贴、环保收益、供电可靠性收益等因素,建立了基于不同投资主体的经济模型。结合博弈分析方法,提出了一种基于博弈论的配电网中多级微电网优化配置模型。从经济性角度,以光蓄微电网为例,探讨分析了竞争博弈模式下不同投资主体的优化配置方案,为未来配电网中微电网的设计和建设提供了参考。     

基于主从博弈的微电网群多阶段鲁棒优化规划

针对微电网群作为市场主体接入配电网引起的利益冲突问题,提出一种微电网群多阶段鲁棒优化规划方法.基于主从博弈理论建立配电网与微电网群的双层规划数学模型:上层为配电网优化运行模型,以降低运行成本并提升电压水平为目标;下层为微电网群优化规划模型,解决微电网群内电源的容量配置问题.考虑到负荷增长的不确定性,在模型中增加鲁棒优化...     

基于区块链的微电网双层博弈电力交易优化决策

建立有效、合理的微电网电力市场交易机制以促进分布式清洁能源的就地消纳,是实现微电网运营经济环保、多方共赢的重要途径。为了更好地实现微电网电力市场的运行优化,提出了基于区块链和博弈理论的微电网电力交易模型。首先,对用电主体的效用函数进行改进,以量化区块链技术对其用电福利的影响;然后,基于演化博弈理论构建需求侧各主体选择交易对象的动态过程,基于斯坦伯格(Stackelberg)博弈理论构建供需两侧间的交互机制,建立基于区块链的微电网电力市场双层博弈模型,并采用迭代算法进行求解;最后,在区块链平台上进行仿真分析,结果表明所提方法能有效达到状态均衡,得到最优交易策略,提高了微电网的总福利,实现了微电网电力市场内多主体共赢与协调发展。     

含复合储能微电网的多目标优化运行

针对包含光伏、液流电池和锂电池的并网型复合储能微电网,提出一种基于二人零和博弈权重系数法的多目标优化方法。为实现微电网可再生能源利用最大化、并网运行冲击最小,本文以微电网购电费用和联络线功率波动两者最小为目标建立多目标优化模型。为兼顾各个目标,提出基于二人零和博弈的加权系数法将该模型转化为单目标优化问题进行求解。根据一个实际微电网进行算例验证,结果表明该优化方法可有效提高微电网运行经济性,并有效减少联络线功率波动。     

主动配电网的源-网-荷多层博弈经济调度策略

考虑到主动配电网具有多级管控的特点,提出了一种基于博弈论的源-网-荷多层博弈经济调度方法。为协调微网、配网和负荷的关系,将调度策略划分为三层,分别为微网与配网之间的合作博弈、配网与负荷之间的合作博弈以及负荷之间的非合作博弈。微网与配网的相互备用构成其合作关系,同时最优化可平移负荷使负荷之间的博弈达到纳什均衡,并引入顺序变量描述调度优先级。建立了以发电运行成本最小、网损最小和电压偏移合格率最高为目标的多目标优化调度模型,运用综合定权法将其化为单目标,并采用改进微分进化算法对其求解。算例证明,所提方法能够提高主动配电网对可再生能源的消纳能力,提升系统经济性。     

传统和智能电网中各方博弈特征和结果的比较分析

运用博弈论的方法,展现了传统电网和智能电网时期电力公司的定价行为以及消费者对电能消费的选择;比较了价格和消费量的差异及社会福利的变化。结果显示:在传统电网中,电力公司利用自己的信息优势取得垄断利润,但导致了价格水平的扭曲,资源的不充分利用和社会福利的下降。智能电网建立起来以后,先进的通信技术、测量技术和新能源接入等技术使电力公司和用电客户之间的信息共享成为可能。基于共享的网络平台,电力公司在制定价格的时候能够及时获取并考虑到用户用电特征和目标函数,从而使全社会总福利水平得到了改进。     

三层博弈架构下的智能电网能量管理分布式优化方法

如何改善用户用电模式以及优化供配电系统成为了智能电网发展中亟需解决的问题之一。针对电力市场和新能源发电的需求,文章提出一种基于博弈论的三层博弈架构下的智能电网能量分布式优化管理方法。首先,在用户侧,构建家庭用户演化博弈模型反映需求侧响应;其次,针对供电侧,构建多售电公司的非合作博弈模型调节电力市场供需平衡;然后,针对传统火力发电企业与新能源发电企业构建合作博弈模型,并依据Shapley值分配合作博弈中的联盟收益;最后,通过仿真和计算,对提出的三层博弈架构模型进行验证和分析。     

基于区块链的配电网能效自动化管理方法

随着可再生能源的发展和分布式电源的推广,电网需求侧能效管理工作将逐步由集中式优化调度计算转向分布式计算。物联网技术和区块链技术的进步将为实现能效管理系统的分布式系统提供技术基础。本文提出了一种基于物联网智能电表和微电网的多用户分布式能效管理系统,并通过提出的非合作博弈论模型对家用电设备进行调度计算,成功实现了降低用户家庭电费支出和整个社区微电网能耗总成本的目标。用户可在家庭的分布式能源、社区微电网以及公用电网三种中择优选择购电,并在博弈中优化自己的日常家电使用策略,使得市场所有用户都可将能源消耗成本降至最低,实现纳什平衡。在此基础上,该模型运用区块链技术为参与者之间提供可靠的、安全的、私密的通信媒介,实现用户家电设备的智能监控并通过智能合约对用电量进行计费。算例分析结果表明,该方法能最大限度地降低能耗总成本和各用户能耗成本。