專利名稱：基于微分博弈理論的多區(qū)域自動(dòng)發(fā)電控制協(xié)調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)自動(dòng)控制，特別涉及一種基于微分博弈理論的多區(qū)域自動(dòng)發(fā)電控制協(xié)調(diào)方法，該控制協(xié)調(diào)方法適用于在風(fēng)電等間歇式電源大規(guī)模并網(wǎng)，聯(lián)絡(luò)線將出現(xiàn)越來(lái)越多的區(qū)域間功率支援情況下，如何制定公平公正的協(xié)調(diào)運(yùn)行方案的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)作為保證電網(wǎng)頻率穩(wěn)定的重要手段，得到了長(zhǎng)期深入的研究。這些研究基于最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、魯棒控制、人工智能等方法，提高了 AGC跟蹤負(fù)荷變化、應(yīng)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變動(dòng)等方面的能力，但針對(duì)多區(qū)域AGC協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制的研究相對(duì)較少。目前，中國(guó)區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)以聯(lián)絡(luò)線頻率偏差控制(TBC)方式運(yùn)行，各省級(jí)控制區(qū)以維持本區(qū)功率就地平衡為主，并對(duì)調(diào)節(jié)資源匱乏的區(qū)域進(jìn)行支援，該過(guò)程包含著博弈。因?yàn)殡S著電力市場(chǎng)改革的推進(jìn)，各省級(jí)控制區(qū)逐漸演變?yōu)楠?dú)立的利益主體，都不愿在對(duì)外支援中付出過(guò)高的控制代價(jià)。A1/A2、CPS等考核指標(biāo)約束了區(qū)域間的功率支援量，使該博弈在現(xiàn)階段表現(xiàn)得并不明顯。但隨著風(fēng)電等間歇式電源并網(wǎng)，為減小其出力波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)頻率的沖擊，必須充分調(diào)動(dòng)各區(qū)域調(diào)節(jié)資源，功率支援量將顯著增加。此時(shí)，若沒有一個(gè)公平公正的博弈協(xié)調(diào)機(jī)制，各區(qū)域缺乏互相配合的意愿和指導(dǎo)方法，可能導(dǎo)致功率欠調(diào)或超調(diào)，系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率大幅波動(dòng)。微分博弈理論是求解協(xié)調(diào)控制問(wèn)題的嶄新思路。該理論起源于20世紀(jì)50年代美國(guó)空軍開展的軍事對(duì)抗中雙方追逃問(wèn)題的研究，是最優(yōu)控制與博弈論的結(jié)合。隨著博弈種類的拓展和解法的完善，它已被應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、環(huán)境科學(xué)等越來(lái)越多的領(lǐng)域。微分博弈指的是在時(shí)間連續(xù)的系統(tǒng)內(nèi)，多個(gè)參與者進(jìn)行持續(xù)的博弈，力圖最優(yōu)化各自獨(dú)立、沖突的目標(biāo)，最終獲得各參與者隨時(shí)間演變的策略并達(dá)到納什均衡，即任何參與者都沒有單獨(dú)改變策略的意愿，因?yàn)椴粫?huì)獲益更多。由于能考慮時(shí)間動(dòng)態(tài)，微分博弈成為了最自然的研究多主體動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)決策問(wèn)題的工具錯(cuò)誤！未找到引用源。。雖然微分博弈已在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但是在電力系統(tǒng)中，該理論的應(yīng)用仍然是一片空白。現(xiàn)有的AGC協(xié)調(diào)方法大多根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制，沒有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明，區(qū)域間調(diào)頻任務(wù)的分配無(wú)法體現(xiàn)公平和說(shuō)服力，可能導(dǎo)致各區(qū)域的AGC機(jī)組不履行調(diào)度中心分配的調(diào)頻任務(wù)，或擅自改變發(fā)電調(diào)節(jié)量，從而造成對(duì)系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的不良影響。例如，在相關(guān)研究中，文[I]在PI控制的基礎(chǔ)上為各區(qū)域調(diào)節(jié)功率加入一個(gè)與頻率偏差成反比的分量，以指導(dǎo)功率支援，但未解釋如何為各區(qū)域公平地指定該分量。文[2]利用基于線性加權(quán)的多目標(biāo)最優(yōu)化方法，求得對(duì)設(shè)定目標(biāo)而言最優(yōu)的頻率偏差系數(shù)，從而分配各區(qū)域調(diào)節(jié)功率，但人為設(shè)定的權(quán)系數(shù)無(wú)法保證區(qū)域間的公平。文[3]指出風(fēng)電并網(wǎng)后亟需對(duì)調(diào)頻過(guò)程中的博弈進(jìn)行協(xié)調(diào)，并提出以分級(jí)協(xié)調(diào)控制為過(guò)渡、全網(wǎng)集中控制為目標(biāo)的AGC協(xié)調(diào)模式發(fā)展路線，但沒有給出具體的區(qū)域調(diào)節(jié)功率分配方法。而本發(fā)明嚴(yán)格按照微分博弈理論計(jì)算得出的控制量，具有絕對(duì)的公平性和說(shuō)服力，無(wú)須人為定性地設(shè)定調(diào)頻參數(shù)，保證了各區(qū)域嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)頻指令。
文[1]，高宗和，滕賢亮，張小白，互聯(lián)電網(wǎng)CPS標(biāo)準(zhǔn)下的自動(dòng)發(fā)電控制策略，電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2005，29(19):40_44。文[2]，劉樂(lè)，劉嬈，李衛(wèi)東，林偉，徐興偉，目標(biāo)可控的超前頻率偏差系數(shù)確定方法設(shè)計(jì)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31 (5): 40-45。文[3]，高宗和，滕賢亮，張小白，適應(yīng)大規(guī)模風(fēng)電接入的互聯(lián)電網(wǎng)有功調(diào)度與控制方案，電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，34(17):37-41。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于微分博弈理論的多區(qū)域自動(dòng)發(fā)電控制協(xié)調(diào)方法，該多區(qū)域自動(dòng)發(fā)電控制協(xié)調(diào)方法通過(guò)其間的自組織競(jìng)爭(zhēng)達(dá)到納什均衡，全過(guò)程無(wú)需人為設(shè)定權(quán)系數(shù)。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):基于微分博弈理論的多區(qū)域自動(dòng)發(fā)電控制協(xié)調(diào)方法，包括以下步驟:步驟1、建立區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)的動(dòng)態(tài)模型；步驟2、將傳統(tǒng)的基于比例積分環(huán)節(jié)的自動(dòng)發(fā)電控制量，替代為基于微分博弈理論的自動(dòng)發(fā)電控制量，建立基于微分博弈理論的區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電的協(xié)調(diào)控制模型；步驟3、運(yùn)用線性二次型微分博弈理論，求解區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電的協(xié)調(diào)控制模型，將求得的納什均衡策略作為多個(gè)(η個(gè))區(qū)域的自動(dòng)發(fā)電控制量；步驟4、基于微分博弈理論的多區(qū)域自動(dòng)發(fā)電協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，區(qū)域間調(diào)頻量的分配具有公平性且富有說(shuō)服力，而其他現(xiàn)有的控制方法都不具有此特征。所述步驟I中，所述建立區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)的動(dòng)態(tài)模型，其步驟具體為:I)選擇AGC參數(shù)作為系統(tǒng)狀態(tài)變量，以兩區(qū)域互聯(lián)系統(tǒng)為例，即:
權(quán)利要求
1.基于微分博弈理論的多區(qū)域自動(dòng)發(fā)電控制協(xié)調(diào)方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、建立區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)的動(dòng)態(tài)模型； 步驟2、將傳統(tǒng)的基于比例積分環(huán)節(jié)的自動(dòng)發(fā)電控制量，替代為基于微分博弈理論的自動(dòng)發(fā)電控制量，建立基于微分博弈理論的區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電的協(xié)調(diào)控制模型； 步驟3、運(yùn)用線性二次型微分博弈理論，求解區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電的協(xié)調(diào)控制模型，將求得的納什均衡策略作為多個(gè)區(qū)域的自動(dòng)發(fā)電控制量； 步驟4、基于微分博弈理論的多區(qū)域自動(dòng)發(fā)電協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，區(qū)域間調(diào)頻量的分配具有公平性且富有說(shuō)服力，而其他現(xiàn)有的控制方法都不具有此特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微分博弈理論的多區(qū)域自動(dòng)發(fā)電控制協(xié)調(diào)方法，其特征在于: 所述步驟I中，所述建立區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)的動(dòng)態(tài)模型，其步驟具體為: 1)選擇AGC參數(shù)作為系統(tǒng)狀態(tài)變量，以兩區(qū)域互聯(lián)系統(tǒng)為例，即:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微分博弈理論的多區(qū)域自動(dòng)發(fā)電控制協(xié)調(diào)方法，其特征在于: 所述步驟2中，所述將傳統(tǒng)的基于比例積分環(huán)節(jié)的自動(dòng)發(fā)電控制量，替代為基于微分博弈理論的自動(dòng)發(fā)電控制量，所述建立基于微分博弈理論的區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電的協(xié)調(diào)控制模型的步驟為: A、傳統(tǒng)的兩區(qū)域互聯(lián)系統(tǒng)頻率控制模型中，區(qū)域i的自動(dòng)發(fā)電控制量采用比例積分環(huán)節(jié)求出，即:APci=-KliX / ACEiClt-KtiXACEi, 其中，Afi為實(shí)際頻率和額定值的偏差量^li和Kti為積分增益和比例增益，取正值；ACEi為區(qū)域控制偏差，計(jì)算公式為APtie-1OBiAfi, Λ Ptie為區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線交換功率偏差，Bi為頻率響應(yīng)系數(shù)，取負(fù)值； B、消除負(fù)荷擾動(dòng)量與風(fēng)電波動(dòng)量之差ΓΛΡ 假設(shè)在控制過(guò)程中以超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)值和超短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值代替實(shí)際的隨機(jī)變化量，以擾動(dòng)后的穩(wěn)態(tài)值作為參考點(diǎn)重新定義各變量，下標(biāo)SS表示穩(wěn)態(tài)值:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微分博弈理論的多區(qū)域自動(dòng)發(fā)電控制協(xié)調(diào)方法，其特征在于: 所述步驟3中，所述運(yùn)用線性二次型微分博弈理論，求解區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電的協(xié)調(diào)控制模型，將求得的納什均衡策略作為多個(gè)區(qū)域的自動(dòng)發(fā)電控制量，其計(jì)算過(guò)程為:利用微分博弈理論，求解線性二次型微分博弈模型，得到納什均衡策略，作為各區(qū)域的自動(dòng)發(fā)電控制量， 其中(P1, P2，…，Pn)是代數(shù)Riccati方程組的解， 所述代數(shù)Riccati方程組指:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微分博弈理論的多區(qū)域自動(dòng)發(fā)電控制協(xié)調(diào)方法，其特征在于: 所述步驟4中，所述區(qū)域間調(diào)頻量進(jìn)行公平分配的過(guò)程如下: a、設(shè)區(qū)域i的調(diào)頻控制量為: υ ΝΝΕ\ _1^*11 Ν0Ι;Ι(;ΜΙ；， 對(duì)其中一個(gè)區(qū)域S的控制量進(jìn)行公平性分析，即固定區(qū)域i=l，2，…，S-1, S+1,…，η的反饋系數(shù)Iii=I ； b、令ks的值在I的鄰域附近發(fā)生變化，做出區(qū)域s支付Js隨ks變化的曲線圖； c、當(dāng)其他區(qū)域采用納什均衡策略時(shí)，本區(qū)域最佳策略也即為納什均衡策略。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于微分博弈理論的多區(qū)域自動(dòng)發(fā)電控制協(xié)調(diào)方法，包括以下步驟步驟1、建立區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)的動(dòng)態(tài)模型；步驟2、將傳統(tǒng)的基于比例積分環(huán)節(jié)的自動(dòng)發(fā)電控制量，替代為基于微分博弈理論的自動(dòng)發(fā)電控制量，建立起基于微分博弈理論的區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電的協(xié)調(diào)控制模型；步驟3、運(yùn)用線性二次型微分博弈理論，求解區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電的協(xié)調(diào)控制模型，將求得的納什均衡策略作為多個(gè)區(qū)域的自動(dòng)發(fā)電控制量；步驟4、基于微分博弈理論的多區(qū)域自動(dòng)發(fā)電協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，區(qū)域間調(diào)頻量的分配具有公平性且富有說(shuō)服力，而其他現(xiàn)有的控制方法都不具有此特征。具有魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J3/46GK103199565SQ201310108079
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者陳皓勇, 葉榮, 盧潤(rùn)戈 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)