基于非合作博弈的风-水-气区域电网调度研究

发布时间：2020-10-14 10:32

　　 能源紧缺与环境污染问题已然成为全球各国迫切需要解决的两大难题,发展可持续、环境友好型电力系统显得极为必要。同时,电力市场环境已悄然变化,具有前所未有的开放程度与包容度,各电厂在决策时以供需、环保、资源约束为红线期许在调度过程中谋求最大收益。传统的优化调度模型仅考虑了环保、自愿约束,忽略了电厂对利益的诉求,故模型无法准确刻画参与调度控制中电厂的市场行为。因此,在充分考虑调度各方市场行为的基础上,构建匹配当前市场开放程度、兼顾电网与电厂利益的多类型电厂区域电网调度模型,研究市场化背景下的一般性风-水-气区域电网调度问题显得极为必要。首先,根据调度控制过程中风电、水电、气电厂处于竞争状态且呈现出趋利态势,构建了以电厂收益最大化为目标的一般性非合作博弈调度数学模型。依据纳什均衡的定义与求解需求,对其存在性进行论证,并设计了一种“均衡定义+PSO”的求解方案。其次,深掘市场环境下调度控制过程中电网在价格制订上的主导性、趋利性以及对电厂的引导作用,电厂间彼此竞争、趋利以及跟随电网制订电价调整自身策略的决策规律,以主从博弈为基础,采用风-水-气区域电网为研究对象,设计了电网主导、电厂跟随的一般性区域电网主从调度模型。依据主从博弈均衡的定义,论证了Stackelberg-Nash均衡的存在,并且结合NSGA-II、解耦分解理念以及均衡定义提出了一种新的求解方案。再次,简述了鲁棒优化理论对于不确定性问题刻画的优越性,并选用此理论刻画风电的不确定性,并结合主从博弈理论,构建了计及风电不确定性的区域电网主从博弈调度模型。最后,采用以西北某省能源结构为蓝本设计的数值仿真算例,模拟不同季节、不同风电接入情况下的调度运行。模拟运行结果表明,本文所提非合作博弈、主从博弈、计及风电不确定性的主从博弈调度模型在利益分配的均衡性与分配策略的稳定性水平上显著优于经典经济调度与计及不确定的鲁棒调度模型。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM73
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 含风电的电网调度研究
        1.2.2 市场环境下的电网调度研究
        1.2.3 博弈论在电力系统中的应用研究
    1.3 本文主要内容
2 基于经典非合作博弈的风-水-气区域电网调度研究
    2.1 博弈论概述
    2.2 非合作博弈理论概述
        2.2.1 非合作博弈表达形式
        2.2.2 非合作博弈均衡定义与存在性理论
        2.2.3 博弈均衡求解
    2.3 基于经典非合作博弈区域电网调度模型
        2.3.1 风电出力特性与收益建模
        2.3.2 水电出力特性与收益建模
        2.3.3 气电出力特性与收益建模
        2.3.4 非合作博弈模型构建
    2.4 纳什均衡求解
    2.5 算例仿真
        2.5.1 均衡存在性证明
        2.5.2 时间尺度对非合作博弈调度模型的影响研究
        2.5.3 风电接入比率对非合作博弈调度模型的影响研究
        2.5.4 利益分配均衡分析
    2.6 本章小结
3 基于主从博弈的风-水-气区域电网调度研究
    3.1 主从博弈理论概述
        3.1.1 主从博弈博弈表达形式
        3.1.2 主从博弈均衡定义与存在性理论
        3.1.3 主从博弈均衡求解
    3.2 基于主从博弈区域电网调度模型
        3.2.1 风电出力特性与收益建模
        3.2.2 水电出力特性与收益建模
        3.2.3 气电出力特性与收益建模
        3.2.4 电网调度特性与收益建模
        3.2.5 主从博弈模型构建
    3.3 STACKBERG-NASH均衡求解
    3.4 算例仿真
        3.4.1 Stackberg-Nash均衡存在性证明
        3.4.2 时间尺度对主从博弈调度模型的影响研究
        3.4.3 风电接入比率对非合作博弈调度模型的影响研究
        3.4.4 利益分配均衡分析
    3.5 本章小结
4 考虑风电不确定性的区域电网主从博弈调度研究
    4.1 鲁棒优化
    4.2 考虑不确定性的主从博弈模型
        4.2.1 风电出力特性与收益建模
        4.2.2 水电出力特性与收益建模
        4.2.3 气电出力特性与收益建模
        4.2.4 电网调度特性与收益建模
        4.2.5 计及不确定性的主从博弈模型构建
    4.3 STACKBERG-NASH均衡求解
    4.4 算例仿真
        4.4.1 时间尺度对主从博弈调度模型的影响研究
        4.4.2 风电接入比率对非合作博弈调度模型的影响研究
        4.4.3 利益分配均衡分析
    4.5 本章小结
5 结论与展望
致谢
参考文献
附录

【参考文献】

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本文编号：2840554