[发明专利]一种基于主从博弈的电力系统最优调度方法

摘要

本发明公开了一种基于主从博弈的电力系统最优调度方法，具体涉及电力系统调度技术领域。该方法在考虑供电系统功率平衡的基础上，以电网的购电成本最小化及各个发电厂的收益最大化作为目标函数，将各个发电厂之间出力的策略集与电网的上网电价作为决策空间，建立了一种以电网作为博弈主体，火、风、光伏电厂为博弈从体的电力调度模型，并采用布谷鸟算法来对主从博弈模型优化求解，获得最优Stackelberg‑Nash均衡解。经仿真实例验证，所提方法能在满足系统负荷需求的情况下，使电网的购电成本最小，发电厂的收益最大，减少了电网与电厂间的利益冲突，同时通过利用风、光清洁能源的互补特性，能有效的降低系统的运行成本和火电的输出功率，实现调度系统的低碳运行。

主权项

1.一种基于主从博弈的电力系统最优调度方法，采用Stackelberg‑Nash动态博弈方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤①：收集发电联合调度系统需要的参数和数据；步骤②：设置优化求解过程中的相关数据和运行参数；步骤③：建立主从博弈调度模型，在主从博弈调度模型中，以电网作为博弈主体，各类发电厂作为从体，F₁为火电厂的收益，F₂为风厂的收益，F₃为光伏电厂的收益，F₀为电网的购电费用，火电厂的收益F₁的具体模型采用式(1)表示：其中，T为调度时间的长度，N_m为发电机组的个数，λ_m,t为火电的上网电价，p_m,i,t为火电机组的有功功率，f(p_m,i,t)为发电费用函数，a_i,b_i,c_i为发电费用系数；风电厂的收益F₂的具体模型采用式(2)表示：其中，N_w为风电机组的数目,λ_w,t上网电价,p_w,i,t为有功功率,b_w,i,t为报废时所得折现收入,u_w,i,t为运行费用和设备维护费用的支出；光伏电厂的收益的具体模型采用式(3)表示：其中，N_v机组的数目,λ_v,t为上网电价,p_v,i,t为有功功率，c_v,i,t为投资费用；电网的购电费用的具体模型采用式(4)表示：步骤④：在博弈调度模型上添加系统功率平衡约束、机组出力约束和旋转备用约束，系统功率平衡约束采用式(5)表示，其中，p_d,t为系统实际负荷值,p_l,t为功率损耗；机组出力约束采用式(6)表示：P_Gmin≤P_G≤P_Gmax       (6)其中，P_Gmin,P_Gmax分别为机组最大和最小有功出力；旋转备用约束采用式(7)表示：其中，ρ为系统的旋转备用率，p_d,t为系统的实际负荷；步骤⑤：利用布谷鸟算法对博弈调度模型求解；首先给定鸟巢的初始位置，即给定Stackelberg‑Nash均衡解的初值，然后从博弈策略空间中选定一个初值((λ_m,t,λ_w,t,λ_v,t),p_m,t,p_w,t,p_v,t)；步骤⑥：从体决策；博弈模型分为主体和从体，在优化过程中，从体优化为主体优化的内层，第i轮主体优化下属的从体优化需要以主体的第i‑1轮优化的上网电价(λ_m,t,i‑1,λ_w,t,i‑1,λ_v,t,i‑1)作为输入，从而求出第i轮主体优化下属的从体均衡策略步骤⑦：根据优化结果，判断从体优化是否达到Nash均衡；判断的依据为若第i轮主体下属的从体优化结果与第i‑1轮主体下属的从体优化结果一致，即(p_m,t,i‑1,p_w,t,i‑1,p_v,t,i‑1)＝(p_m,t,i,p_w,t,i,p_v,t,i)，则表示达到均衡；若找到均衡解则转入步骤⑧，否则转回步骤⑤；步骤⑧：电网决策，在主体决策时，主体的第i轮优化需要以第i‑1轮主体优化下属从体的均衡解作为输入，然后根据主体的收益函数找到均衡解步骤⑨：判断是否找到博弈调度模型的Stackelberg‑Nash均衡解；判断主体的第i轮优化结果与第i‑1轮优化结果是否一致，若找到均衡解则转入步骤⑩，否则转回步骤⑤；步骤⑩：根据优化得到的结果输出均衡解。