[发明专利]基于微分博弈理论的多区域自动发电控制协调方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统自动控制，特别涉及一种基于微分博弈理论的多区域自动发电控制协调方法，该控制协调方法适用于在风电等间歇式电源大规模并网，联络线将出现越来越多的区域间功率支援情况下，如何制定公平公正的协调运行方案的领域。

背景技术

自动发电控制（AGC）作为保证电网频率稳定的重要手段，得到了长期深入的研究。这些研究基于最优控制、自适应控制、鲁棒控制、人工智能等方法，提高了AGC跟踪负荷变化、应对系统参数变动等方面的能力，但针对多区域AGC协调运行机制的研究相对较少。目前，中国区域互联电网以联络线频率偏差控制（TBC）方式运行，各省级控制区以维持本区功率就地平衡为主，并对调节资源匮乏的区域进行支援，该过程包含着博弈。因为随着电力市场改革的推进，各省级控制区逐渐演变为独立的利益主体，都不愿在对外支援中付出过高的控制代价。A1/A2、CPS等考核指标约束了区域间的功率支援量，使该博弈在现阶段表现得并不明显。但随着风电等间歇式电源并网，为减小其出力波动对电网频率的冲击，必须充分调动各区域调节资源，功率支援量将显著增加。此时，若没有一个公平公正的博弈协调机制，各区域缺乏互相配合的意愿和指导方法，可能导致功率欠调或超调，系统频率和联络线功率大幅波动。

微分博弈理论是求解协调控制问题的崭新思路。该理论起源于20世纪50年代美国空军开展的军事对抗中双方追逃问题的研究，是最优控制与博弈论的结合。随着博弈种类的拓展和解法的完善，它已被应用于经济学、管理学、环境科学等越来越多的领域。微分博弈指的是在时间连续的系统内，多个参与者进行持续的博弈，力图最优化各自独立、冲突的目标，最终获得各参与者随时间演变的策略并达到纳什均衡，即任何参与者都没有单独改变策略的意愿，因为不会获益更多。由于能考虑时间动态，微分博弈成为了最自然的研究多主体动态协调决策问题的工具错误！未找到引用源。。虽然微分博弈已在各个领域得到了广泛的应用，但是在电力系统中，该理论的应用仍然是一片空白。

现有的AGC协调方法大多根据实际运行经验进行控制，没有经过严格的数学证明，区域间调频任务的分配无法体现公平和说服力，可能导致各区域的AGC机组不履行调度中心分配的调频任务，或擅自改变发电调节量，从而造成对系统频率稳定的不良影响。例如，在相关研究中，文[1]在PI控制的基础上为各区域调节功率加入一个与频率偏差成反比的分量，以指导功率支援，但未解释如何为各区域公平地指定该分量。文[2]利用基于线性加权的多目标最优化方法，求得对设定目标而言最优的频率偏差系数，从而分配各区域调节功率，但人为设定的权系数无法保证区域间的公平。文[3]指出风电并网后亟需对调频过程中的博弈进行协调，并提出以分级协调控制为过渡、全网集中控制为目标的AGC协调模式发展路线，但没有给出具体的区域调节功率分配方法。而本发明严格按照微分博弈理论计算得出的控制量，具有绝对的公平性和说服力，无须人为定性地设定调频参数，保证了各区域严格执行调频指令。

文[1],高宗和,滕贤亮,张小白，互联电网CPS标准下的自动发电控制策略，

电力系统自动化,2005,29(19):40-44。

文[2],刘乐,刘娆,李卫东,林伟,徐兴伟，目标可控的超前频率偏差系数确

定方法设计，电力系统自动化,2007,31(5):40-45。

文[3],高宗和,滕贤亮,张小白，适应大规模风电接入的互联电网有功调度

与控制方案，电力系统自动化,2010,34(17):37-41。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于微分博弈理论的多区域自动发电控制协调方法，该多区域自动发电控制协调方法通过其间的自组织竞争达到纳什均衡，全过程无需人为设定权系数。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

基于微分博弈理论的多区域自动发电控制协调方法，包括以下步骤：

步骤1、建立区域互联电网自动发电控制（AGC）的动态模型；

步骤2、将传统的基于比例积分环节的自动发电控制量，替代为基于微分博弈理论的自动发电控制量，建立基于微分博弈理论的区域互联电网自动发电的协调控制模型；

步骤3、运用线性二次型微分博弈理论，求解区域互联电网自动发电的协调控制模型，将求得的纳什均衡策略作为多个（n个）区域的自动发电控制量；

步骤4、基于微分博弈理论的多区域自动发电协调控制系统，区域间调频量的分配具有公平性且富有说服力，而其他现有的控制方法都不具有此特征。