基于非协作博弈的智能电网供需互动策略研究

杨朝阳 秦奋 陈向民

摘 要 本文提出智能电网供需互动博弈的智能用电策略，采用博弈论理论，实现供电侧与需求侧之间的互动博弈。互动过程中，供电侧通过实时调整电价，缓解电网供电高峰时段供电压力、提高低谷时段电网设备利用率等目标，并最终促进电网运行稳定性與经济性；需求侧根据实时电价，调整用电习惯，从而降低其用电成本。

【关键词】智能电网 博弈 模型

1 供需互动策略优化博弈模型

1.1 需求侧优化博弈

博弈论是专门研究2个或2个以上利益有冲突的个体。博弈问题分为“非协作博弈”和“协作博弈”两类。非协作博弈是指参与者互相独立，各自争取自身最大利益的博弈。本文的情况属于“非协作博弈”，供电侧和需求侧都争取自身最大利益的博弈。本模型假定需求侧用户和供电侧是足够理性的，即用户会依据价格及负荷特性做出满足自身利益的负荷改变，并且假设峰平谷时段划分已知。

1.1.1 用户响应矩阵

用户的响应行为主要体现在用电负荷的变化，用户主动参与响应的诱导因素是价格信号，用户对价格信号反应程度不同主要影响因素有用户类型，价格水平以及用户对价格机制的经验等。

用户对峰谷分时电价的单时段响应通过用户的自弹性系数描述：

式（1）、（2）、（3）中，为i时段实行峰谷分时电价前后用户的用电变化量；为i时段用户实行峰谷分时电价前后的电价变化量；为i时段的峰谷分时电价；为i时段未实行峰谷分时电价前的电价；分别为峰、平、谷时段的电价；为实行峰谷分时电价后t时刻的用电负荷；为未实行峰谷分时电价时t 时刻的用电负荷。若，则用户的自弹性系数为零。

1.1.2 用户的响应度模型

2 供需互动优化博弈模型算例分析

基于以上分析，建立的如下用户响应优化模型：

（1）变量：可变功率蓄热/蓄冷装置。

本文以空调机组为例：

（2）目标函数：最大经济效益C；

选择某个月的用户用电负荷曲线，对实施需求响应策略前后的负荷进行对比。得出客户支出电费的差值。分时电价，按照目前的市场价格，尖峰期电价为1.089元/千瓦时，高峰期电价为0.891元/千瓦时，低谷期电价为0.676元/千瓦时。在三个电价下进行博弈，以确定电价的分布时间。

（3）约束条件：

消耗功率；

空调机组的最大功率；

最高负荷；

人体舒适度=室内温度区间。

本模型为有约束的非线性规划，调用MATLAB 中的非线性有约束优化函数求解。如图1所示。

3 小结

本文是关于智能用电策略的研究，供电侧和需求侧之间的关系属于有利益冲突的两个主体。通过分析各自之间的约束条件、目标函数建立博弈模型，目的是使双方都能达到各自最大的效益。供电侧从调整电价以达到移峰填谷的目的，需求侧根据供电侧电价情况，改变用电模式，以达到自己最大经济效益的目的。同时引入舒适度的概念以减少用户用电量，节约电费。最后建立供需互动优化博弈模型，给出算例分析。

参考文献

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作者单位

1.国网浙江杭州市余杭区供电公司 浙江省杭州市 310000

2.杭州凯达电力建设有限公司 浙江省杭州市 310000