【摘要】：智能電網(wǎng)(Smart Grid)是當(dāng)前世界電力系統(tǒng)發(fā)展變革的主要方向,相比于傳統(tǒng)電網(wǎng),它通過智能電表將信息、通信及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)與傳統(tǒng)電力設(shè)備高度集成,構(gòu)建高級(jí)量測(cè)體系(advanced metering infrastructure),既能夠通過用電資源的優(yōu)化配置提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性,又能通過引入可再生能源和分布式儲(chǔ)能裝置提高經(jīng)濟(jì)效益,節(jié)能減排。當(dāng)前的智能電網(wǎng)研究主要注重供電側(cè)的安全穩(wěn)定和需求側(cè)的合理用電決策。本文研究電網(wǎng)需求側(cè)管理(Demand-side Management, DSM)系統(tǒng)中用戶的用電行為與電網(wǎng)之間的交互行為,利用用戶與電網(wǎng)之間存在的供給和需求矛盾、以及用戶之間用電的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,通過博弈算法構(gòu)建有效的電價(jià)制定機(jī)制。智能電網(wǎng)中隨著分布式儲(chǔ)能裝置如太陽(yáng)能、風(fēng)能等發(fā)電裝置應(yīng)用的日益普及,用戶由被動(dòng)的接受者逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的參與者,故用戶承擔(dān)了發(fā)電和用電的雙重功能,這為制定靈活的電價(jià)策略提供了基礎(chǔ),而有效的電價(jià)機(jī)制可以在提高用戶經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)引導(dǎo)用戶的用電行為,使整個(gè)電網(wǎng)的總負(fù)荷曲線達(dá)到削峰填谷的效果。首先,電網(wǎng)需求側(cè)引入分布式儲(chǔ)能裝置,將用戶的用電負(fù)荷抽象為基本用電和儲(chǔ)能裝置的充放電決策兩部分,利用實(shí)時(shí)電價(jià)與用電負(fù)荷之間的關(guān)系,提出日前優(yōu)化機(jī)制。對(duì)于供電側(cè),以削峰填谷為目的通過集中式運(yùn)算得到參考負(fù)荷,并將其作為電價(jià)因子來引導(dǎo)用戶的用電決策。同時(shí),在需求側(cè)的用戶間建立非合作博弈(Non-cooperative Game)模型。針對(duì)該博弈模型,分析了最優(yōu)響應(yīng)算法(Best Response)在納什均衡點(diǎn)的收斂性問題,利用最優(yōu)響應(yīng)算法與強(qiáng)單調(diào)函數(shù)的關(guān)系,重新構(gòu)造目標(biāo)函數(shù),提出迭代算法,解決了最優(yōu)響應(yīng)算法收斂性對(duì)目標(biāo)函數(shù)的要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,需求側(cè)達(dá)到納什均衡時(shí)整個(gè)電網(wǎng)的總用電負(fù)荷表現(xiàn)出了良好的削峰填谷的效果。其次,考慮用戶的用電行為具有隨機(jī)性和獨(dú)有性,論文對(duì)需求側(cè)用戶的負(fù)荷模型進(jìn)行擴(kuò)展,將用電負(fù)荷抽象成與用戶用電特性參數(shù)及用電偏好(用電偏好可通過協(xié)方差矩陣刻畫)相關(guān)的隨機(jī)變量。用戶已知自身用電偏好的先驗(yàn)分布,同時(shí)假設(shè)用戶間的用電偏好存在一定的內(nèi)在聯(lián)系。進(jìn)而用戶在原有的電價(jià)機(jī)制的基礎(chǔ)上利用自身的收益函數(shù)以及自身用電偏好的先驗(yàn)和觀測(cè)信息建立基于部分信息的貝葉斯博弈模型,通過分析最優(yōu)響應(yīng)解,最終在削峰填谷的基礎(chǔ)上求解出最優(yōu)用電決策。文章的最后對(duì)用戶的用電偏好進(jìn)行進(jìn)一步的分析,考慮到用戶間用電偏好未知時(shí)的場(chǎng)景。用戶利用智能電表的通信功能相互建立數(shù)據(jù)交流機(jī)制,對(duì)其他用戶的決策信息進(jìn)行觀測(cè)采樣,進(jìn)而估計(jì)其他用戶的用電偏好,并最終得到自身的最優(yōu)用電決策。考慮到估計(jì)量與觀測(cè)的線性關(guān)系,采用序貫LMMSE (Linear Minimum Mean Square Error,線性最小均方誤差)估計(jì)用戶偏好,通過數(shù)據(jù)仿真表明,基于該算法的管理機(jī)制同樣能夠在削峰填谷的基礎(chǔ)上提高需求側(cè)用戶的收益。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM73

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2382023