电力市场环境下多微电网博弈调度研究

近些年来,为了更好地适应分布式清洁能源大规模发展这一现状,微电网技术不断发展与成熟,可以预见在未来的一定区域内,多个不同规模的微电网将逐一地接入局部配电系统,形成多微电网配电系统。微电网作为分布式电源有效管理方式,已经成为现代电网建设的一个重要组成部分。随着2017年7月底《推进并网型微电网建设试行办法》(发改能源[2017]1339号)的颁布,电力体制改革进一步具体化,微电网将逐渐向商业化发展,电力市场主体地位进一步得到肯定。微电网不再被限定于只能以电力消费者的身份与配电系统进行电力交易,微电网也可以作为电力生产者参与电力市场竞争,微电网之间也能进行电力交易以提高自身收益,电力市场呈现利益主体多样化的新格局。博弈论是研究多个利益主体如何优化决策问题的有效工具,在电力体制改革的大背景下,利用博弈论研究多微电网配电系统的优化调度问题,具有一定的经济意义和社会意义。本文采取吸纳全部风电和光电等可再生能源发电的原则。首先,在各个微电网不平衡功率的基础上,建立多微电网配电系统双层博弈调度模型,上层博弈是配电系统与微电网关于电价的非合作博弈,下层博弈是微电网之间关于功率损耗费用的合作博弈。提出基于NSGA-II的最优微电网联盟算法搜寻纳什均衡解与最优联盟并在Matlab平台上进行编程仿真。通过算例分析了配电系统和政府的各种调控手段对微电网之间交易的影响,验证模型的正确性以及所提算法的可行性。其次,针对考虑可控发电单元发电成本影响的微电网,在已有博弈调度模型的基础上构建可控发电单元出力模型,并考虑潮流方程等约束。通过多微电网接入美国PG&E69节点配电系统的算例,分析内部可控发电单元的发电成本对纳什均衡解、博弈参与者收益与最优联盟方案的影响,为微电网的组成结构及未来的发展规划提供指导思想。最后,提出了两种微电网优化调度联盟博弈架构,针对不同架构提出不同的经济运行优化模型,制定两种运行策略进行本地微电网优化,同时在最优微电网联盟算法中对越限值作了修正以加快收敛速度。以接入美国PG&E69节点配电系统的4个不同规模微电网为例,分析每种架构在不同运行策略下的仿真结果并对两种架构进行比较,分析结果证明两种架构的合理性。