Game theoretic coordination and control of decentralized energy systems
Speltheoretische coördinatie en besturing van gedecentraliseerde energiesystemen
Het proefschrift van Xiupeng Chen stelt innovatieve coördinatie- en controlemethoden voor voor het beheer van gedecentraliseerde energiesystemen, waarbij gebruik wordt gemaakt van speltheorie, operatortheorie en datagestuurde controle. Speltheoretische modellen worden geïntroduceerd om het strategische gedrag van marktdeelnemers vast te leggen, terwijl fysieke beperkingen worden gerespecteerd. Gedistribueerde algoritmen worden ontwikkeld om de evenwichten van deze modellen te berekenen, met waarborging van privacy voor alle deelnemers. Daarnaast wordt een datagestuurd dynamisch interventiemechanisme ontworpen om speluitkomsten te beïnvloeden en individuele acties af te stemmen op globaal wenselijke doelstellingen.
Samengevat draagt dit onderzoek, door gebruik te maken van methodologieën gebaseerd op speltheorie, operatortheorie en datagestuurde controle, bij aan de ontwikkeling van veilige en privacybewuste controlemechanismen voor gedecentraliseerde energiesystemen en verbetert het hun efficiëntie, betrouwbaarheid en duurzaamheid. Hieronder volgt een samenvatting van de specifieke bijdragen van dit proefschrift:
1.Hiërarchisch energiemanagementschema voor DER-aggregatie: Een hiërarchisch raamwerk voor het aggregeren van gedistribueerde energiebronnen (DERs) wordt voorgesteld om netflexibiliteit te bieden. Op het lagere niveau stelt een gecentraliseerd optimalisatieprobleem aggregatoren in staat om prosumenten te coördineren. Op het hogere niveau worden de interacties tussen aggregatoren gemodelleerd als een aggregatief spel. Een volledig gedistribueerd algoritme berekent het Nash-evenwicht, waarbij alleen lokale informatie-uitwisseling tussen naburige aggregatoren nodig is.
2.Vraagresponsmechanisme met DC-stroomstroombeperkingen: Een vraagresponsmechanisme wordt geïntroduceerd voor distributienetten met energietekorten, waarbij de interacties tussen zelfzuchtige aggregatoren worden gemodelleerd als een netwerkbeperkt gegeneraliseerd Nash-spel. Aggregatoren passen een aanbodfunctie-biedmethode toe, waarbij het spel DC-stroomstroombeperkingen integreert om netcongestie te voorkomen en netveiligheid te waarborgen. Een volledig gedistribueerd algoritme berekent het Nash-evenwicht van het spel en houdt rekening met zowel economische als fysieke afhankelijkheden.
3.Vraagresponsmechanisme met AC-stroomstroombeperkingen: Dit vraagresponsmechanisme omvat complexe AC-stroomstroombeperkingen, zoals lijncapaciteit en spanningslimieten op knooppunten, om de netveiligheid te garanderen. Het bestaan van een evenwicht wordt analytisch aangetoond, efficiëntieverlies door strategisch gedrag wordt geëvalueerd, en een semi-gedecentraliseerd marktvereffeningsalgoritme met gegarandeerde convergentie wordt geïntroduceerd. Deze aanpak balanceert netveiligheid met de privacy van deelnemers en vereist minimale informatie-uitwisseling.
4.Datagestuurde interventieprotocollen in netwerkspellen: Een nieuw datagestuurd methodologisch kader wordt ontwikkeld voor het ontwerpen van interventieprotocollen in netwerkspellen, zonder aanname van vooraf bekende nutsfuncties of netwerkparameters. Deze protocollen sturen de uitkomsten van strategische interacties naar een gewenst actieprofiel, terwijl ze een budgetbeperking op beschikbare interventiemiddelen respecteren. Deze dynamische aanpak stemt individuele acties af op globale doelstellingen zonder volledige systeeminformatie te vereisen.