摘要：本文利用博弈论信号传递机理，构建基于动态博弈的配电网电力用户用电非合作博弈模型，各参与者的费用同时考虑了三相不平衡的抑制以及负荷的削峰填谷，利用电价信号引导各相负荷有序用电，在通过博弈联动抑制三相负荷不平衡的同时，实现削峰填谷和降低峰谷差。
关键字：博弈论，需求侧响应，削峰填谷
1.引言
电力系统三相不平衡主要是由于配电网中三相负荷不对称所致，其中，存在大量且较分散的时空分布不平衡的单相负荷，是导致三相负荷不对称的主要原因之一。三相负荷不平衡对配电网的影响主要包括４个方面：①造成以零序分量和负序分量为启 动量的继电保护或自动装置发生误动作；②造成配电网网损增大，且三相不平衡度越大，损耗越大；③造成配电变压器损耗增加，过载能力下降；④造成中性点电压偏移，引起重载相“低电压”或轻载相“过电压”现象。[1-2]
博弈达到均衡后，配电网各相电价只由基本电价和三相不平衡激励电价组成，其原因在于，各相电力用户在动态博弈调整过程中，依据峰谷期望值降低电力尖峰负荷来填补低谷时段负荷，使其用电量在峰谷期望值之间，从而消除了偏离配电网峰谷期望值的激励电价。由于博弈均衡后仍然有轻微的三相不平衡，所以博弈后仍然存在很小的三相不平衡激励电价，博弈均衡后大多数时段三相不平衡激励电价应该都会有所下降，均衡后的激励费用得到降低[3]。
现代电力系统的快速发展使得电力系统的发、输、配、用各个环节的参与者越来越多, 如何平衡不同 参与主体之间的利益既是电力系统规划、调度、控制 等诸多方面共同面临的技术挑战, 更是优化理论乃至 系统科学、运筹学面临的全新课题。例如很多新能源上网电价的例子，新能源机组如风电或光伏发电)虽然无需燃料消耗, 运行成本低, 但是建设投资往往较高。新能源的上网电价决定了电 站和电网企业的收益与支付。从电站的角度, 希望上网电价高, 以期尽快收回投资成本; 从电网的角度, 由于新能源机组出力的不确定性, 过多使用新能源电力可能给系统安全造成风险, 如果价格上没有较大吸引力, 不会大量使用风光发电; 从政府角度, 希望发电企业降低碳排放, 于是会对新能源发电进行补贴。例如光伏上网电价为 1元/度, 即光伏电站每发一度送如电网电获得1 元, 其中0.5 元由电网公司支付, 另外0.5 元由国家直接补贴。补贴费用和上网电价是新能源电站、电网公司和政府机构三方博弈的结果。综上所述, 电力系统中的经济调度控制与决策问题涉及多个决策主体和多个优化目标, 属于典型的博弈问题, 而传统单主体确定性优化问题可视为只是博弈问题的特例。
2.博弈论控制三相不平衡的机理
传统控制论的研究对象是被动的, 不具有主观决策能力; 博弈则可看做控制的一种延伸或发展, 简单地说, 博弈框架下控制对象会根据 施控者的策略做出反应, 它的目标可能与设计者完全相反, 形成非合作博弈; 也可能与设计者合作, 形成合作博弈, 但仍然寻求自身利益最大化。
在充分发挥需求侧管理这一可调控的电力资源中，制定合理的电价是为实施综合用电管理而向用户提供的一种经济上的刺激手段。本文中实时电价的制定受成本、三相负荷不平衡度以及配电网峰谷期望值的影响，是一个实时动态调整的过程。在此过程中，利用电价信号引导各相电力用户做出合理的用电行为调整，进而通过用户自身的用电安排影响实时电价，经过重复动态博弈最终达到联动均衡，使得各相电力用户用电费用达到最低。整个动态博弈过程如图１所示。
图１配电网各项电力用户的动态博弈过程
从用户自身利益角度考虑，电力供应商通过采用价格政策影响用户主动调整自身用电策略以达到用电费用最小化的目的。配电 网中一般会有多个用户接入 Ａ 相（或 Ｂ，Ｃ 相），假设每个用户均是理智的，因此他们的利益一致，即用电费用最低。为了突出本项目观点和简化分析，根据非合作博弈的思想，把 Ａ，Ｂ，Ｃ 各相电力用户分别视为一个博弈参与方，各参与方之间没有制定互相约束的协议 ，且具有个体理性，在动态 博弈过程中均以各自用电费用最小为目标做出每个时间段的用电安排。
3.结论
抑制或消除配电网三相负荷不平衡，是提高配电网经济运行水平和供电电压质量亟须解决的问题。近几年，国内外专家学者从设备技术角度对此 进行了系列研究。如何引导用户针对市场激励机制或价格信号进行响应，主动改变自身用电行为，从而调整负荷三相不平衡度也是对需求侧管理功能的充实。
参考文献:
[1]梅生伟，王莹莹，刘 锋.风－光－储混合电力系统的博弈论规划模型与分析[J]。电力系统自动化，2011,35,(20):13-19。
[2]方恒福，盛万兴，王金丽，等．配电台区三相负荷不平衡实时在线治理方法研究[J]．中国电机工程学报 ，2015,35(9):2185-2193。
[3]辛业春，李国庆，王朝斌．无功和三相负荷不平衡的序分量法补偿控制[J]．电力系统保护与控制，2014,42(14):72-78.
（资金支持：2018广东省青年创新人才项目2018KQNCX387基于博弈论的电力用户需求侧响应研究 通信作者：李凯 研究方向：电力系统运行与控制）
论文作者:李凯1,丁文龙2,常静2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/28
标签：电价论文; 不平衡论文; 负荷论文; 用户论文; 电力论文; 电力系统论文; 新能源论文; 《电力设备》2019年第12期论文;