[发明专利]基于博弈论的微网负荷控制方法

说明书

技术领域

本发明项目涉及一种微网负荷控制方法，特别是一种基于博弈理论的控制方法。 

背景技术

微网的产生，一方面，提高了可再生能源的利用，对实现节能减排，环境友好型社会起到积极作用；另一方面，提高了主网的可靠性和安全性，进一步扩大了电力网的覆盖面积，大大改善了生活和生产环境。微电网负荷控制及优化分配作为体现微电网经济性的重要方面，逐渐引起人们的关注。随着微网进一步发展与应用，工业用电也在逐渐改变其购电模式，从传统的主网购电转为向更为经济的微网购电，然而，微网规模有限，微电源投资成本过大，工厂作为追求利润收益的市场主体，势必存在竞争用电的局面。工业负荷虽占用户总数很小的比例，却构成了大部分的用电负荷，对社会经济的影响则显得尤为重要。因此，如何实现工业负荷的合理控制与管理，则是目前工业用电关注的焦点。然而，目前所用一些经济优化算法，如粒子群算法、遗传算法及混沌算法等都存在某些不足之处。混沌算法利用加权方法将多目标转化为单目标进行优化，存在权重系数难以确定，对系统结果影响过大的问题；粒子群算法和遗传算法等虽能提高寻优速度，但依然难以保证所得解的全局收敛性。博弈理论作为一类先进的数学工具，旨在解决不同主体之间的相互竞争关系，所得纳什均衡解是博弈方相互的最优反应，根据不同合作程度权重系数，确定各工厂的最佳用电量，从而达到指导微网合理安排微电源出力的目的，实现节能减排、增加社会效益。目前，微网的经济性运行主要针对微电源的容量及出力进行优化，很少涉及微网内用电负荷的合理控制和管理。 

发明内容

本发明要克服现有微网容量有限、投资成本过大、系统内工厂用电竞争激烈的问题，提出一种基于博弈理论的微网负荷控制方法，通过分析非合作博弈和合 作博弈下各工厂的用电量和收益，达到指导微网出力和工厂合理用电的目的。 

基于博弈论的微网负荷控制方法，包括以下步骤： 

步骤1、确定博弈理论的基本思想及构造收益函数； 

步骤2、搭建微网模型，确定微网内各博弈要素的明确定义； 

步骤3、建立微网内各工厂参与博弈的收益函数及求解算法； 

步骤4、设计实现博弈论在微网负荷控制中的实现。 

进一步，步骤(1)中确定博弈论基本思想及构造收益函数步骤如下： 

1-1）、明确博弈论的基本概念及纳什均衡解的定义； 

1-2)、明确博弈的主要分类及不同类别博弈的主要区别； 

1-3）、根据不同类别的博弈构造相应的收益函数，其中，非合作博弈只考虑自身收益，合作博弈中包含自身及整体收益，并因合作程度不同，收益函数也相应不同； 

进一步，步骤(2)可有以下几个步骤组成： 

2-1）、搭建微网模型，选择太阳能、风能、燃料电池作为主要微电源，并包含蓄电池组，起到平抑系统功率波动的功能；选取三种不同工厂作为系统用电负荷； 

2-2）、博弈要素分析：本发明中将工厂视为博弈参与者，用电量为博弈策略，工厂利润为相应的收益，均衡策略则为系统博弈后所得到的最优用电量； 

进一步，步骤(2)中建立微网内各工厂参与博弈的收益函数及设计求解算法可有以下几个步骤组成： 

3-1）、确定各工厂的收益函数； 

进一步，对于步骤（3-1），确定步骤如下： 

A1）、设计工厂的收入函数，其收入主要为产品销售； 

A2）、设计工厂支付电费的函数，电费采用国家规定的两部制电价进行计算； 

A3）、设计工厂维护费用函数，包括维护备件费用、人工费用、维护的油料及辅助费用； 

A4）、设计工厂生产材料费用。 

3-2）、设计博弈问题的求解算法。 

进一步，对于步骤(3-2)，求解算法步骤如下： 

B1）、在各博弈策略空间内随机生成初始可行策略s₀={s₁₀,s₂₀,…s_m0}； 

B2）、记s_i-1为除博弈者i以外其他博弈方的策略集合。任意第i个(i=1,2,…,n)博弈者，以该博弈者的收益u_i为目标，固定s_i-1不变，在属于该博弈方的策略空间S_i内进行单目标优化，求最佳决策最优化博弈者收益；