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见解|博弈论在电力系统中的应用创办

发布时间:2016-09-15 18:04内容来源:新电力网 点击:

北极星输配电网讯:2015年5月23日,美国著名数学家和经济学家、博弈论奠基人、《美丽心灵》男主角原型约翰.纳什遇车祸在美国新泽西州逝世,再次引起全世界对于这位传奇人物及博弈论的关注。本文特请博弈君就相关问题进行解答。

问:很多人接触博弈论这个名词可能都是通过《美丽心灵》这部讲述纳什生平的电影,而博弈论在电力系统中的应用也得到越来越广泛的关注,您能作个介绍吗?

答:博弈论是研究多个利益关联的理性主体优化其策略的方法,其奠基性工作由冯诺依曼、纳什等人完成。一个标准的博弈应当包括博弈方、行为、信息、策略、次序、收益、结果、均衡等要素。从不同角度可分为静态博弈与动态博弈、合作博弈与非合作博弈、完全信息和不完全信息博弈等,概念繁多。静态博弈的参与者仅作一次决策;若对于博弈中一个参与者在某时点的行动依赖于其之前的行动,则该博弈是一个动态博弈。根据博弈方是否可以达成具有约束力的合作协议,可分为合作博弈与非合作博弈。非合作博弈中有纳什均衡的概念,它表示在该策略下任意一博弈方无法通过单独改变策略获得更大的收益;合作博弈亦称为正和博弈,是指博弈双方的利益都有所增加,或者至少是一方的利益增加,而另一方的利益不受损害,因而整体利益有所增加。博弈论起源于经济学,但在军事、社会、工程等领域也有广泛的应用,包括电气工程领域。

电力系统

问:电力市场应是博弈论在电气工程领域最直接的应用,除此之外还有哪些应用或研究的进展?

答:博弈论作为现代微观经济学的核心理论,在电力市场研究中广泛应用是非常自然的,但博弈论还可应用于电力系统规划、运行、控制等诸多领域。在电力系统中,博弈方可以是电力市场的发电企业、输电商、用户等利益主体,也可以是鲁棒优化(控制中)中作为虚拟参与者的随机干扰,电力系统频率与电压控制中的分区,不同的控制手段或目标等。也有学者提出“工程博弈论”的概念,在电气工程中,博弈的策略通常是对相关电气量的调控;博弈的收益一般使用经济指标或稳定性、安全性、优质性等工程指标。

非合作博弈因为有纳什均衡这一确切解,获得了较多的应用。例如,在风力发电、光伏发电等波动性和随机性能源接入下,将大自然随机干扰与系统的运行方作为非合作的博弈方,基于二人零和博弈的纳什均衡控制策略具有鲁棒性,因为它能使得在随机干扰(譬如风电波动)情况最坏时控制效果最好。现代电力系统越来越向分布式的方向发展,包含大量分布式控制器,在智能电网发展的过程中,将引入更多的新型控制器。这些控制器作用于不同层面,控制目标相互独立,甚至存在冲突。制订控制策略时若不进行协调,则可能导致各方相互牵制、抵消,背离控制目标。基于这种考虑,有学者提出基于博弈理论的电力系统协同控制思想。不同于传统的单主体控制,这种方法将每个控制器都视为独立决策主体,通过其间的自组织竞争达到均衡,更贴近于多控制器协调问题的本质。微分博弈理论已成功应用于电力系统频率/电压协同控制。

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