基于博弈论的大规模风-光并网发电消纳与调控理论研究

我国大规模风电、光伏电站的接入为传统电力系统安全经济带来了巨大挑战，为了克服可再生能源发电的波动性、间歇性和低可调度性造成的困难，安全经济地实现其大规模接入与转送，本项目拟以博弈论为理论工具，通过建立合适的博弈模型，研究快速稳定的博弈问题求解算法，并将之应用于大规模风电、光伏发电、储能系统的优化配置和调度，研究内容包括：1.大规模风电/光伏电站接入传统电力系统的博弈模型研究；2.大规模风电/光伏电站接入与转送的博弈问题求解算法研究；3.基于博弈论的大规模风电/光伏电站接入消纳与优化调度策略研究。通过以上问题的研究，为解决大规模可再生能源集中接入的消纳和优化调度问题提供理论依据和分析工具。在此基础上，力争建立一套以博弈论为理论工具的电力系统鲁棒调度分析方法。

项目的研究目标是：以博弈论为理论工具，建立风电场－光伏电站－储能设备—常规电力系统的整体博弈模型，并给出相应的数值计算方法，以此为基础，给出大规模风电、光伏发电接入系统后的系统消纳与优化调度策略，从不同层次提高电力系统对大规模可再生能源发电的消纳能力。.项目从两方面开展了支持大规模可在生能源并网消纳与调控的基础理论研究：一方面是考虑未来可再生能源发展的电网规划与建设问题，合理利用可再生能源时间空间层面上的互补特性，从总体上降低可再生能源发电出力的波动性和间歇性，另一方面是提高对大规模可再生能源发电并网运行的消纳能力及安全经济调度策略。项目基本实现了预期成果，取得的主要成果如下：.（1）规划层面：提出了风光储混合电力系统规划博弈模型。根据博弈模型中可能的联盟关系，提出了合作博弈规划模式，进一步论证了Nash 均衡的存在条件，并提出了求解各模式博弈Nash 均衡策略的算法，可以给出风—光—储混合电力系统容量优化配置方案，最后根据合作博弈理论给出了利益分配方案。.（2）调度层面： 建立了电力系统鲁棒调度理论体系。该理论的主要思路在于将调度过程分为预调度和再调度两个阶段，并对预调度变量施加鲁棒可行性约束，主要进展包括：(a)提出了鲁棒调度的一般数学模型，将预调度的鲁棒可行性问题描述为不确定性和再调度之间的零和博弈。(b) 证明了鲁棒可行域的闭凸性。(c)提出了鲁棒调度问题的求解算法。(d)将上述理论、模型与算法应用与考虑大规模可再生能源发电接入的电力系统调度与机组组合.（3）运行评估：建立了电力系统运行与调度策略评估框架。首先建立了风、光等可再生能源发电不确定性的测度与置信概率之间的数学联系；进而提出了电力系统高风险事件的概念，建立了鲁棒优化理论下的高风险事件预测框架；最后评估了高风险事件对系统运行产生的影响并提出了相应校正控制策略，得出了系统可再生能源的接纳能力的定量评估。.通过建立合适的博弈模型、研究快速稳定的博弈问题求解算法，并将之应用于大规模风光发电及储能系统的优化配置和调度中，抑制其不确定性，提高其可调度性，增强电力系统对大规模可再生能源发电的消纳能力，为电力系统从“安全经济”调控提升到“鲁棒经济”调控初步建立了数学模型、优化算法、实现框架等基础理论。