楊朝陽 秦奮 陳向民

摘 要 本文提出智能電網(wǎng)供需互動博弈的智能用電策略，采用博弈論理論，實現(xiàn)供電側(cè)與需求側(cè)之間的互動博弈。互動過程中，供電側(cè)通過實時調(diào)整電價，緩解電網(wǎng)供電高峰時段供電壓力、提高低谷時段電網(wǎng)設(shè)備利用率等目標(biāo)，并最終促進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性；需求側(cè)根據(jù)實時電價，調(diào)整用電習(xí)慣，從而降低其用電成本。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng) 博弈 模型

1 供需互動策略優(yōu)化博弈模型

1.1 需求側(cè)優(yōu)化博弈

博弈論是專門研究2個或2個以上利益有沖突的個體。博弈問題分為“非協(xié)作博弈”和“協(xié)作博弈”兩類。非協(xié)作博弈是指參與者互相獨(dú)立，各自爭取自身最大利益的博弈。本文的情況屬于“非協(xié)作博弈”，供電側(cè)和需求側(cè)都爭取自身最大利益的博弈。本模型假定需求側(cè)用戶和供電側(cè)是足夠理性的，即用戶會依據(jù)價格及負(fù)荷特性做出滿足自身利益的負(fù)荷改變，并且假設(shè)峰平谷時段劃分已知。

1.1.1 用戶響應(yīng)矩陣

用戶的響應(yīng)行為主要體現(xiàn)在用電負(fù)荷的變化，用戶主動參與響應(yīng)的誘導(dǎo)因素是價格信號，用戶對價格信號反應(yīng)程度不同主要影響因素有用戶類型，價格水平以及用戶對價格機(jī)制的經(jīng)驗等。

用戶對峰谷分時電價的單時段響應(yīng)通過用戶的自彈性系數(shù)描述：

式（1）、（2）、（3）中，為i時段實行峰谷分時電價前后用戶的用電變化量；為i時段用戶實行峰谷分時電價前后的電價變化量；為i時段的峰谷分時電價；為i時段未實行峰谷分時電價前的電價；分別為峰、平、谷時段的電價；為實行峰谷分時電價后t時刻的用電負(fù)荷；為未實行峰谷分時電價時t 時刻的用電負(fù)荷。若，則用戶的自彈性系數(shù)為零。

1.1.2 用戶的響應(yīng)度模型

2 供需互動優(yōu)化博弈模型算例分析

基于以上分析，建立的如下用戶響應(yīng)優(yōu)化模型：

（1）變量：可變功率蓄熱/蓄冷裝置。

本文以空調(diào)機(jī)組為例：

（2）目標(biāo)函數(shù)：最大經(jīng)濟(jì)效益C；

選擇某個月的用戶用電負(fù)荷曲線，對實施需求響應(yīng)策略前后的負(fù)荷進(jìn)行對比。得出客戶支出電費(fèi)的差值。分時電價，按照目前的市場價格，尖峰期電價為1.089元/千瓦時，高峰期電價為0.891元/千瓦時，低谷期電價為0.676元/千瓦時。在三個電價下進(jìn)行博弈，以確定電價的分布時間。

（3）約束條件：

消耗功率；

空調(diào)機(jī)組的最大功率；

最高負(fù)荷；

人體舒適度=室內(nèi)溫度區(qū)間。

本模型為有約束的非線性規(guī)劃，調(diào)用MATLAB 中的非線性有約束優(yōu)化函數(shù)求解。如圖1所示。

3 小結(jié)

本文是關(guān)于智能用電策略的研究，供電側(cè)和需求側(cè)之間的關(guān)系屬于有利益沖突的兩個主體。通過分析各自之間的約束條件、目標(biāo)函數(shù)建立博弈模型，目的是使雙方都能達(dá)到各自最大的效益。供電側(cè)從調(diào)整電價以達(dá)到移峰填谷的目的，需求側(cè)根據(jù)供電側(cè)電價情況，改變用電模式，以達(dá)到自己最大經(jīng)濟(jì)效益的目的。同時引入舒適度的概念以減少用戶用電量，節(jié)約電費(fèi)。最后建立供需互動優(yōu)化博弈模型，給出算例分析。

參考文獻(xiàn)

[1]李同智.靈活互動智能用電的技術(shù)內(nèi)涵及發(fā)展方向[J].電力系統(tǒng)自動化，2012，36（2）：ll-17.

[2]王蓓蓓，李揚(yáng)，高賜威.智能電網(wǎng)框架下的需求側(cè)管理展望與思考[J].電力系統(tǒng)自動化，2009，33（20）：17.22.

[3]史常凱，張波，盛萬興，等.靈活互動智能用電的技術(shù)架構(gòu)探討[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，37（10）：2868.2874.

[4]楊尚寶，馬忠貴，王洪泊等.電力競價上網(wǎng)的博弈模型與算法[J].電力自動化設(shè)備，2009，29（4）：63-65.

[5]盧強(qiáng)，陳來軍，梅生偉等.博弈論在電力系統(tǒng)中典型應(yīng)用及若干展望[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2014，（29）：5009-5017.

作者單位

1.國網(wǎng)浙江杭州市余杭區(qū)供電公司 浙江省杭州市 310000

2.杭州凱達(dá)電力建設(shè)有限公司 浙江省杭州市 310000