【配电网】主从博弈下主动配电网阻塞管理策略

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🔥 内容介绍

随着分布式电源（Distributed Generation, DG）渗透率的日益提高，主动配电网（Active Distribution Network, ADN）的运行状态日趋复杂。由于DG接入位置的分散性和出力特性的随机性，传统的配电网单向潮流模式被打破，易造成线路阻塞，威胁电网安全稳定运行。因此，如何有效管理ADN中的线路阻塞，成为了当前配电网研究的热点和难点。本文旨在探讨一种基于主从博弈的主动配电网阻塞管理策略，旨在协调配电公司和DG运营商之间的利益，实现配电网阻塞的有效缓解和优化运行。

传统的阻塞管理方法主要包括网络重构、有功功率调整和无功功率控制等。这些方法虽然在一定程度上可以缓解阻塞，但往往缺乏灵活性和经济性。例如，网络重构需要频繁切换开关，增加设备损耗；有功功率调整可能损害DG运营商的利益，降低其参与电网调度的积极性。为了克服这些不足，引入博弈论的思想，构建配电公司和DG运营商之间的利益协调机制，是一种更具可持续性的解决方案。

主从博弈（Stackelberg Game）是一种非合作博弈模型，适用于描述具有领导者和跟随者角色的决策过程。在配电网阻塞管理中，配电公司扮演领导者的角色，负责制定阻塞管理策略和电价机制；DG运营商扮演跟随者的角色，根据配电公司的策略调整自身的出力，以最大化自身的经济效益。这种博弈结构能够有效激励DG运营商参与阻塞管理，并最终实现配电网运行的优化。

主从博弈模型构建：

1. 领导者（配电公司）目标函数：

配电公司的目标函数通常是最小化电网运行成本，包括网损成本、阻塞成本和DG补偿成本等。其中，网损成本与线路电流的平方成正比；阻塞成本是因线路阻塞造成的潜在经济损失，可以通过罚款或激励机制进行量化；DG补偿成本是配电公司为激励DG运营商参与阻塞管理而支付的费用。因此，配电公司的目标函数可以表达为：

min  C_grid = Σ(I_l^2 * R_l) + α * Σ(P_flow > P_max)_l + Σ(λ_dg * P_dg)  

其中：

• C_grid

  ：配电公司总运行成本。

• I_l

  ：线路 l 的电流。

• R_l

  ：线路 l 的电阻。

• α

  ：线路阻塞惩罚系数。

• P_flow > P_max

  ：线路 l 发生阻塞的功率。

• λ_dg

  ：DG运营商的补偿电价。

• P_dg

  ：DG运营商的出力调整量。

配电公司的决策变量包括：

• λ_dg

  ：DG运营商的补偿电价。

• 其他辅助决策变量，如变压器档位、开关状态等（取决于具体的配电网模型）。

2. 跟随者（DG运营商）目标函数：

DG运营商的目标函数是最大化自身经济效益，包括售电收益和补偿收益，同时需要考虑发电成本。因此，DG运营商的目标函数可以表达为：

ini

max  U_dg = P_dg * λ_grid + P_dg_adjust * λ_dg - C_dg(P_dg)  

其中：

• U_dg

  ：DG运营商的经济效益。

• P_dg

  ：DG运营商的初始出力。

• λ_grid

  ：电网的统一售电电价。

• P_dg_adjust

  ：DG运营商的出力调整量（正值为增加出力，负值为减少出力）。

• λ_dg

  ：DG运营商的补偿电价（由配电公司制定）。

• C_dg(P_dg)

  ：DG运营商的发电成本函数，通常与出力呈非线性关系。

DG运营商的决策变量是：

• P_dg_adjust

  ：DG运营商的出力调整量。

3. 模型求解：

主从博弈模型的求解通常采用逆向归纳法。首先，求解跟随者（DG运营商）在给定领导者策略下的最优反应函数，即DG运营商根据配电公司制定的补偿电价，确定自身的最优出力调整量。然后，将DG运营商的最优反应函数代入领导者（配电公司）的目标函数，求解领导者的最优策略，即确定最优的补偿电价，使得配电公司自身的目标函数达到最优。

阻塞管理策略实施：

基于主从博弈的阻塞管理策略的具体实施步骤如下：

1. 数据采集：

    配电公司收集电网实时运行数据，包括线路电流、电压、DG出力等。

2. 阻塞识别：

    配电公司根据采集到的数据，判断是否存在线路阻塞风险，并评估阻塞程度。

3. 博弈模型建立：

    配电公司根据电网拓扑结构、DG分布情况、负荷预测等信息，建立主从博弈模型。

4. 模型求解：

    配电公司通过求解主从博弈模型，确定最优的补偿电价和DG运营商的出力调整量。

5. 信息发布：

    配电公司将补偿电价和DG运营商的出力调整量信息发布给DG运营商。

6. 出力调整：

    DG运营商根据配电公司的指令，调整自身的出力。

7. 运行监控：

    配电公司实时监控电网运行状态，评估阻塞管理效果，并根据需要调整策略。

⛳️ 运行结果

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