基于演化博弈的智能电网供需动态耦合优化及政策分析

Smart grid is the overall solution of the electricity industry under the drive of energy, environment, economics, technology, etc. The supply and demand optimization is one of the focuses in researching of smart grid. Based on evolutionary game theory and the integration of the complex systems theory, network optimization theory and the computational experiment methods, this project analyzes the theory and methodology of the smart grid supply-demand network systematically through theoretical modeling，the computer system representation, the positive analysis and strategy research. Analysis interdependent and interaction relation among the interest subjects of smart grid, and identify the mechanism linking with external circumstances. Establish the model of the supply-demand dynamic coupling optimization of smart grid.This project also studies on different situations of network optimal solution while changing the constraints parameters, especially constraints in policy, real-price as well as other various scenarios, to seek the most effective bidding mechanism of supply enterprises, demand respond pattern and real-time price form with Chinese characteristics. Optimization strategy and policy choice are presented to improve the price formation mechanism. Solid theoretical foundation and scientific basis are provided for the supply-demand policy-maker of smart grid. A simulation tool is given to inspect and evaluate the effectiveness of the policy.

智能电网是电力行业在全球能源、环境、经济、技术等诸多因素的共同驱动下形成的一个整体解决方案，而智能电网供需优化是智能电网的一个重要研究热点。本项目基于演化博弈理论，融合复杂系统理论、网络优化理论，计算实验方法，通过理论建模、计算机系统再现、实证分析和对策研究，系统梳理智能电网供需理论和方法体系；分析我国电网中各利益主体之间的相互依赖、相互影响、相互作用及其和外部环境的关联机制；建立智能电网供需耦合动态优化网络模型；研究在改变约束条件参数特别是政策约束、实时动态电价等多种情景下的供、需最优解的变化情况，寻求符合我国特色的最有效的供应企业竞价机制、需求响应方式、实时电价形式，提出完善电价形成机制应采取的优化策略和政策选择。为决策者制定智能电网供需政策提供坚实的理论基础与科学依据，并为检验或评价政策的有效性提供模拟工具。

本项目基于演化博弈理论，融合复杂系统理论、网络优化理论，计算实验方法，通过理论建模、计算机系统再现、实证分析和对策研究，给出了可行的供应企业竞价机制、需求响应方式、实时电价形式及完善电价形成机制应采取的优化策略和政策选择。.从供应端出发，定义了衡量供应企业之间合作-竞争关系以及市场关系的新的综合性指标，量化了新能源企业之间的相互影响，构建了新能源企业股票价格市场相互影响指标阈值网络模型及价格的影响力指数阈值网络模型，识别出十大影响力企业，探究整个可再生能源市场可持续发展的动力，并揭示了区域集聚式发展模式；在电力市场方面，研究了美国各州电力价格之间的相关性演化规律，识别出了电力市场机制转换时期，揭示了电力市场的内在机制，建立了一个考虑重连代价的简单有效的演化博弈模型来描述系统中的主体在现实生活中的行为变化，研究了系统中各参与主体之间的连接关系对彼此收益的影响；从需求端出发，根据问卷调查结果，分析了用户需求价格弹性的异质性，提出了刻画用户用电特征的惯性因子，分析了不同特征的用户的决策行为，建立了具有多重约束条件的单目标优化模型。基于积分补贴激励机制，给出了虚拟实时电价定价方法，实证研究了我国家庭用户的负荷调度问题，探讨了不同机制对需求响应总体水平的影响，给出了居民用户的设备负载的调度优化策略，研究了市场影响、行为引导、政策激励、补贴机制与需求响应行为间的复杂交互原理。 .本项目的研究为决策者制定智能电网供需政策、完善电价形成机制提供坚实的理论基础与科学依据。