并网微分博弈控制实例对比分析

摘要：针对风电等间歇式能源并网自动发电过程中多个控制器的控制目标相互独立或相互冲突的问题，依据微分博弈控制方法，制定出能够动态协调多个控制器相互牵制，解决相互博弈困局的稳定运行方案，并通过实例与比例积分控制和最优控制方案比较，有效验证了微分博弈控制策略的说服力。

Abstract： For wind power and other intermittent energy grid automatic generation control objectives in the process of controller independent of each other， or conflict with each other， according to the differential game control method， the dynamic coordination controller of mutual restraint and stable operation of the scheme to solve the problem of mutual game dilemma is developed， and through the examples and proportion integral control and optimal control scheme comparison， it is effectively verified the differential game control strategy is convincing.

关键词：微分博弈；两区域AGC；间歇式能源；协调控制

Key words： differential game；double-region AGC；intermittent energy；coordinated control

中图分类号：TM921.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）18-0137-03

0 引言

伴随着风电等间歇式能源并网，自动发电控制过程中将出现多区域间功率调节代价，在一定程度上会造成机组磨损加剧，燃料消耗和运行成本增多等问题。伴随着系统的不断大型化，繁琐化和聪明化，需要研发新的控制器，来解决多区域间功率支援损失问题。系统中安装的控制器相互冲突，控制措施不合理，将造成控制作用受到牵制、抵消。于是，众多控制器间的动态协调成为一个急待解决的问题。解决其间的博弈困局，制定有说服力的、稳定的协调运行方案，是调动全网调频资源共同消纳间歇式电源的前提。微分博弈论在本文的应用可以使该问题建模并求解，令所建立的博弈模型达到非合作反馈纳什均衡点。在两区域AGC模型上的仿真结果显示，与比例积分控制和最优控制不同，给出的协调控制策略能保证被各区域自愿、确实地执行，单独改变策略将导致收益下降。

1 现行AGC控制策略

可以说，自动发电控制（AGC）是基于控制目标对电网部分机组出力（包括发电机组）进行的二次调整。对发电机组的二次调整，主要是根据调度室下达的调度指令，以一定调节速率对发电出力进行调节，以此控制电力系统及联络线的功率。可实现负荷频率控制，经济调度控制，备用容量监视，自动发电控制的性能监视，联络线偏差控制等主体功能，从而达到使发电出力和负荷达到平衡，使系统频率稳定在额定值，使净区域联络线潮流与计划相等。自动发电控制从十九世纪六十年代兴起，目前已经应用于我国20多个省级电网。

在联合电力系统场合，AGC将区域系统为单位，对本区内的发电机的出力实施控制。AGC的作用有三个：在正常稳态运行工况下，其允许频率偏差在正负（0.05-0.2）Hz之间，维持系统频率为额定值，视系统容量大小而定；控制本地区与其他区间联络线上的交换功率为协议规定的数值；在满足系统安全性约束条件下，对发电量实行经济调度控制。当前，国内的省级电网公司基本上都采用的是南瑞调度系统的CPS标准控制策略，该策略取得了不错的成效，不过也有很多缺点，比如：其极其模糊的确定各个分量的增益系数，其确定增益系数的方式完全是凭经验，没有进行定量评估，用这种方法得出的增益系数经常造成AGC机组过调，导致AGC机组频繁调节，浪费大量能源，导致CPS合格率降低。互联电网CPS标准下的AGC控制策略已不是传统的计算功率加闭环控制的问题，而是多约束的大型电力系统综合性问题。虽然加入了CPS控制分量，但无法体现CPS标准的优越性，当各增益系数取经验值时，其在决定控制区总调节功率时所占比重较小，起主要作用的仍是比例分量，即要求ACE过，这样改进的控制对未来情况没有预测，对控制指标不能全局控制，更没有办法保证AGC控制区内各单位的经济效益；计算下令值时，只计算联络线频率偏差，对于其他的种种指标都没有引入，这会导致很多经济问题和安全问题，会影响到电力系统正常运行，经济问题在电力市场环境下是必须要考虑的。

方案1采用原策略时区域1已达到最优点，但区域2有明显的通过减小false更优化目标函数的意愿，这可能造成区域2不能完成指令，进而影响全局。方案2的思路与方案1没有太明显的出入，因而将多目标最优控制的权系数false设为1并不能让双方都满意。而从方案3来看，按照原策略，两区域所达到的收益均为最优，双方都满意，如果一方进行策略调整，就会导致收益降低。由此可见，微分博弈理论进行的博弈分析同时满足了两区域AGC间的博弈，并且得到了一个有说服力且最稳定的纳什均衡解。

3 结论

在实际应用中，我们无法对微分博弈理论分析进行人为干预，只能基于区域竞争能够求得非合作反馈纳什均衡，这就完全排除了每个区域擅自调整控制策略的问题，从而确保了控制策略的稳定而有效地执行。但是严格来讲，运用微分博弈理论进行电力系统的协调与控制，在该领域内是初次尝试，并且对所采用的问题模型进行了简化。要想与为实际的互联电网服务，还应该考虑多方合作、间歇性能源出力预测误差、控制器死区、控制动作幅值限制等因素，逐步靠近实际电力系统工程。

参考文献：

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