[發明專利]基于勢博弈的微電網能量管理分布式多目標協同優化算法

有效

• 申請號: 201810028818.2
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108347062B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 曾君;王僑僑;劉俊峰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32;H02J3/46;G06N3/00;G06N3/12;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 44245 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 馮炳輝

本發明公開了一種基于勢博弈的微電網能量管理分布式多目標協同優化算法，包括步驟：1)微電網元件單元建模，包括確定決策主體與決策變量、元件約束和多目標建模；2)勢博弈建模，收益函數與勢函數都是向量函數；3)基于多目標優化算法的分布式博弈求解，主要采用多目標進化類算法求解收益函數的pareto最優解集，并通過分布式迭代求解納什均衡。本發明采用分布式多主體決策優化方式，結合具有分布式特性的勢博弈理論，易于實現微電網的擴展，實現本地管理和本地決策，增加了系統可靠性與靈活性，通過博弈的方式實現分布式的多目標優化，實現微電網個體既競爭又合作的關系，既保證個體利益又實現微電網整體利益的最大化。

技術領域

本發明涉及微電網的運行、仿真、分析與調度的技術領域，尤其是指一種基于勢博弈的微電網能量管理分布式多目標協同優化算法。

背景技術

智能電網具有靈活、清潔、安全、經濟、友好等性能，是未來電網的發展方向。分布式電源(包括儲能)的大量接入和充分利用以及實現需求側管理是智能電網發展的原動力。微電網是連接分布式電源與大電網的最好橋梁，通常定義為一個包含分布式電源、儲能設備和可控負荷的低壓配電網或系統，既可離網(孤島)運行，也可視為大電網的可控電源或負荷。因此，微電網也被認為是智能電網的積木。

隨著信息技術與物理信息融合系統(CPS)的發展，更多不同利益主體的分布式電源與負荷會接入微電網，微電網的智能性和自利性將進一步加強。分布式和即插即用是微電網發展的必然趨勢，要求微電網具備靈活的網架結構和良好的擴展性能?？梢詮囊韵氯齻€方面考慮：1、分布式電源、儲能設備和負荷作為可控的模塊化元件單元接入微電網；2、物理信息深度融合將松散的模塊化元件單元連接成一個有機的整體；3、分布式能量管理與優化。

目前大量研究注重微電網的集中式優化，如進化算法，隨機規劃方法和模型預測控制方法以及多目標優化算法。很明顯，集中式優化方法需要處理大量數據，可擴展性差，不易于實現即插即用。目前關于分布式優化的研究多為多代理系統(MAS)。從根本上說，基于分布式信息和計算算法的MAS只是一種卓越的技術解決方案，并不能充分表達分布式電源或負荷的自利性。同時，微電網的運行優化是一個多目標優化問題，因而有必要設計一種考慮個體自利性的分布式多目標優化算法。具有分布式特性的勢博弈理論是本發明的基礎，以下作簡要介紹。

策略博弈包含局中人、策略和收益函數(效用函數)三個要素。對于策略博弈Γ＝<N,{Yⁱ}_i∈N,{U_i}_i∈N>，N＝{1,2,…,n}是局中人的集合，Yⁱ表示第i個局中人的策略集合，局中人i的收益函數是U_i:Y→R(Y＝Y¹×Y²×……×Yⁿ是局中人策略組合,R是實數集)。設S是N的子集，-S是S的補集，Y^S表示笛卡爾乘積(Cartesian product)×_i∈SYⁱ。對于單一元素集合{i},Y^-{i}簡寫為Y^-i。策略組合y＝(y¹,y²,…,yⁿ)簡寫為y＝(yⁱ,y^-i)，yⁱ∈Yⁱ，y^-i∈Y^-i，y∈Y。

勢博弈(Monderer D.,Shapley L.S.,Potential Games[J].Games&EconomicBehavior,1996,14(1):124-143.)是非合作博弈的一種特殊形式，其定義：對于博弈Γ＝<N,{Yⁱ}_i∈N,{U_i}_i∈N>，若存在函數G:Y→R，對于滿足：