【摘要】：微電網(wǎng)是未來智能電網(wǎng)的重要組成部分,在提升配電系統(tǒng)分布式可再生能源接納能力與保障用戶供電可靠性等方面起著至關(guān)重要的作用。伴隨可再生能源的持續(xù)發(fā)展、售電側(cè)市場改革的不斷推進(jìn)及能量管理技術(shù)的日趨成熟,越來越多的微電網(wǎng)將出現(xiàn)在配電系統(tǒng)中,形成多微電網(wǎng)系統(tǒng)。與此同時,配電系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行也將面臨新的挑戰(zhàn),傳統(tǒng)單主體決策為主要特征的配電系統(tǒng)優(yōu)化方法將難以解決因多微電網(wǎng)系統(tǒng)帶來的復(fù)雜主體的多目標(biāo)優(yōu)化問題。在此背景下,本文以博弈論為基礎(chǔ),探索不同利益主體之間的功率協(xié)調(diào)與利益分配問題,開展配電側(cè)多微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方法的研究。論文的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:本文建立了博弈論在含多微電網(wǎng)的配電系統(tǒng)的典型應(yīng)用框架,從非合作主從架構(gòu)博弈、合作主從架構(gòu)博弈、合作對等架構(gòu)博弈三個方面給出了博弈模型應(yīng)用的總體思路;分析了博弈論應(yīng)用于配電側(cè)多微電網(wǎng)系統(tǒng)所涉及的各類邊界條件及博弈類型選擇與邊界條件之間的對應(yīng)關(guān)系;并對本文研究內(nèi)容所涉及博弈理論的基礎(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行了介紹。針對配電運(yùn)營商與多個微電網(wǎng)運(yùn)營商之間的非合作電能交易,本文提出了非合作主從博弈模型。其中,配電運(yùn)營商是博弈的領(lǐng)導(dǎo)者,微電網(wǎng)運(yùn)營商是博弈的跟隨者。文章將博弈優(yōu)化問題等價為一個雙層優(yōu)化模型,博弈的領(lǐng)導(dǎo)者采用差分進(jìn)化的算法對最優(yōu)內(nèi)部電價策略進(jìn)行搜索,博弈的跟隨者則根據(jù)當(dāng)前電價優(yōu)化微電網(wǎng)內(nèi)部的功率調(diào)度,經(jīng)過反復(fù)迭代算法優(yōu)化結(jié)果不斷地收斂至博弈的均衡解。算例分析表明所提模型可得出優(yōu)于電網(wǎng)電價的內(nèi)部電價制定方案,并有效降低了配電運(yùn)營商與微電網(wǎng)運(yùn)營商的運(yùn)行成本。針對配電運(yùn)營商與多個微電網(wǎng)運(yùn)營商之間的合作電能交易,本文將提出了合作主從博弈納什議價模型。其中,配電運(yùn)營商是整個合作博弈的中心,所有微電網(wǎng)運(yùn)營商均只能和配電運(yùn)營商進(jìn)行合作,并以配電運(yùn)營商按電網(wǎng)電價與微電網(wǎng)運(yùn)營商進(jìn)行電能交易的優(yōu)化結(jié)果作為納什議價的談判破裂點(diǎn)。文章證明了該納什議價模型等價于整個配電系統(tǒng)的社會成本最優(yōu)化問題,說明了合作博弈的穩(wěn)定性。采用交替方向乘子法構(gòu)建了配電運(yùn)營商與多個微電網(wǎng)運(yùn)營商之間的分布式優(yōu)化架構(gòu),其中博弈的參與者只需交換期望的交易電量與交易電價,從而很好地保護(hù)了博弈參與者的隱私信息。在分布式優(yōu)化過程中,通過自適應(yīng)調(diào)整優(yōu)化參數(shù)提高了原始?xì)埐畹氖諗克俣?使得分布式優(yōu)化算法可以快速收斂至納什均衡解。算例分析表明所提模型可以得出有效的雙向出清電價,降低了配電運(yùn)營商與微電網(wǎng)運(yùn)營商的運(yùn)行成本,并實現(xiàn)了整個系統(tǒng)社會成本最優(yōu)。針對無配電運(yùn)營商參與的多個微電網(wǎng)間的直接電能交易,本文將提出了合作對等博弈納什議價模型。模型中考慮了微電網(wǎng)運(yùn)營商通過配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電能交易的過網(wǎng)費(fèi)問題,并以微電網(wǎng)運(yùn)營商以只與配電運(yùn)營商按電網(wǎng)電價進(jìn)行電能交易的優(yōu)化結(jié)果作為納什議價的談判破裂點(diǎn)。文章證明了該納什議價模型等價于所有微電網(wǎng)的社會成本最優(yōu)化問題,說明了合作博弈的穩(wěn)定性。并將原問題優(yōu)化轉(zhuǎn)換為兩個序貫凸子問題:社會成本最小化與支付效益最大化問題。文章采用交替方向乘子法構(gòu)建了微電網(wǎng)運(yùn)營商之間的分布式優(yōu)化架構(gòu),對兩個子問題進(jìn)行分階段求取。算例分析表明所提模型可以求出直接電能交易所期望的電量與電價,最大程度的降低了微電網(wǎng)運(yùn)營商的運(yùn)行成本,實現(xiàn)了多微電網(wǎng)的社會成本最優(yōu)。針對上述配電側(cè)多微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方法,本文以兩個實際的交流微電網(wǎng)系統(tǒng)為基礎(chǔ),構(gòu)建虛擬電能交易平臺,進(jìn)一步驗證上述配電網(wǎng)側(cè)多微電網(wǎng)優(yōu)化方法在實際應(yīng)用的有效性。本文設(shè)計了實際系統(tǒng)的實驗流程,并采用專用設(shè)備對本地設(shè)備的運(yùn)行可靠性進(jìn)行了驗證。在此基礎(chǔ)上,本文在晴、多云、陰天不同天氣條件下分別對三種優(yōu)化運(yùn)行方案進(jìn)行實驗驗證,并將得到的最優(yōu)運(yùn)行成本結(jié)果進(jìn)行對比分析。實驗結(jié)果表明,本文所提出的三種配電側(cè)多微電網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行方法分別適用于三種不同的配電系統(tǒng)利益訴求。
【圖文】：

邐基于博弈論的配電側(cè)多微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方法研究邐逡逑三種博弈類型：主從架構(gòu)的非合作博弈、主從架構(gòu)的合作博弈與對等架構(gòu)的合作逡逑博弈。具體的博弈類型應(yīng)用方式的選擇可以參考圖２－１。逡逑在選定博弈類型的基礎(chǔ)上，還需考慮博弈模型在應(yīng)用中可行性，并針對博弈逡逑均衡進(jìn)行求解。針對主從架構(gòu)非合作博弈模型，需證明斯塔克伯格均衡的存在性，逡逑并提出可行的集中式求解方法；針對主從架構(gòu)的合作博弈模型與對等架構(gòu)的合作逡逑博弈模型，需證明納什議價均衡的存在性，并提出可行的分布式求解方法。逡逑確定博弈的參與人逡逑

３．１引言逡逑目前，針對配電側(cè)新能源發(fā)電上網(wǎng)的模式有兩種：“全額上網(wǎng)”與“自發(fā)自用，逡逑余電上網(wǎng)”。本章首先給出了配電運(yùn)營商與多微電網(wǎng)間的非合作主從博弈優(yōu)化架逡逑構(gòu)，闡明了配電運(yùn)營商與微電網(wǎng)運(yùn)營商之間的電能結(jié)算方式及優(yōu)化實施過程；其逡逑次，，給出了配電運(yùn)營商與微電網(wǎng)運(yùn)營商運(yùn)行成本最小化的詳細(xì)數(shù)學(xué)模型，并對配逡逑電運(yùn)營商與微電網(wǎng)運(yùn)營商之間的目標(biāo)函數(shù)關(guān)系進(jìn)行了闡述；再次，構(gòu)建了配電運(yùn)逡逑營商與微電網(wǎng)運(yùn)營商之間的非合作主動博弈優(yōu)化模型，并給出一種雙層優(yōu)化求解逡逑方法；最后，通過在ｆｆｉＥＥ３３系統(tǒng)中進(jìn)行仿真分析，驗證了所提模型及求解方法逡逑的正確性與有效性。逡逑３．２多微電網(wǎng)主從式非合作優(yōu)化架構(gòu)逡逑３．２．１配電運(yùn)營商與多微電網(wǎng)系統(tǒng)框架逡逑配電側(cè)多微電網(wǎng)非合作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖３－１所示。逡逑—
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM732;O225

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本文編號：2602264