基于主从博弈的海上风电接入系统鲁棒规划

符杨; 刘智彬; 刘璐洁; 李传文; 黄玲玲; 耿福海

doi:10.7500/AEPS20221217001

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基于主从博弈的海上风电接入系统鲁棒规划

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于主从博弈的海上风电接入系统鲁棒规划
- Robust Planning of Offshore Wind Farm Integration System Based on Stackelberg Game
- 电力系统自动化 2023年47卷第16期页码：54-65
- 作者机构：
  
  1.上海电力大学电气工程学院，上海市 200090
  2.国家电投集团上海能源科技发展有限公司，上海市 201101
- 作者简介：
  
  符杨(1968—)，男，博士，教授，主要研究方向：电力系统分析、风电并网技术。E-mail：mfudong@126.com
  刘智彬(1996—)，男，硕士研究生，主要研究方向：海上风电并网分析。E-mail：lzb363818@163.com
  刘璐洁(1983—)，女，通信作者，博士，讲师，主要研究方向：海上风电场并网分析及运行维护。E-mail：susiellj@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52177097);上海市教育委员会科研创新计划项目(2021-01-07-00-07-E00122)
- DOI：10.7500/AEPS20221217001
  中图分类号：
- 收稿：2022-12-17，
  
  修回：2023-04-06，
  
  网络出版：2023-07-18，
  
  纸质出版：2023-08-25
- 稿件说明：
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符杨,刘智彬,刘璐洁等.基于主从博弈的海上风电接入系统鲁棒规划[J].电力系统自动化,2023,47(16):54-65.

FU Yang,LIU Zhibin,LIU Lujie,et al.Robust Planning of Offshore Wind Farm Integration System Based on Stackelberg Game[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(16):54-65.
符杨,刘智彬,刘璐洁等.基于主从博弈的海上风电接入系统鲁棒规划[J].电力系统自动化,2023,47(16):54-65. DOI： 10.7500/AEPS20221217001.

FU Yang,LIU Zhibin,LIU Lujie,et al.Robust Planning of Offshore Wind Farm Integration System Based on Stackelberg Game[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(16):54-65. DOI： 10.7500/AEPS20221217001.

摘要

随着海上风电上网电价退出中央财政补贴范畴，传统的联合规划可以合理疏导海上风电接入系统投资运营成本，但是难以平衡规划中各投资运营主体的利益。针对该问题，提出基于主从博弈的海上风电接入系统鲁棒规划方法，将鲁棒优化思想和博弈思想相结合。首先，介绍接入系统的投资运营模式，构建海上风电接入系统主从博弈规划模型；然后，在此基础上，考虑海上可及性受限下接入系统的运维方式，构建上层海上风电开发商规划模型；接着，考虑风电出力波动性和相关性以及负荷增长不确定性，构建下层电力传输系统运营商两阶段鲁棒规划模型；最后，采用粒子群优化和列与约束生成算法相结合的算法求解整体模型。以某海上风电场群为例进行仿真，结果表明所提方法在保证两个投资主体利益诉求的同时，提高了规划方案的鲁棒性。

Abstract

With the feed-in tariff of offshore wind power excluded from the scope of central financial subsidy

the traditional joint planning can reasonably dredge the investment and operation costs of offshore wind farm integration system

but it is difficult to balance the interests of various investment and operation entities in planning. Aiming at this problem

a robust planning method of the offshore wind farm integration system based on the Stackelberg game is proposed

which combines robust optimization with the game theory. First

the investment and operation mode of the integration system is introduced

and the Stackelberg game planning model of the offshore wind farm integration system is constructed. Then

on this basis

considering the operation and maintenance mode of the integration system under the limited offshore accessibility

the upper layer (offshore wind power developer planning model) is constructed. Moreover

considering the volatility and correlation of offshore wind power output

and the uncertainty of load growth

the lower layer (two-stage robust planning model of electricity transmission system operators) is constructed. Finally

the algorithm combining the particle swarm optimization and the column-and-constraint generation algorithm is used to solve the overall model. Taking an offshore wind farm group as an example

the simulation results show that the proposed method improves the robustness of the planning scheme while ensuring the interests of the two investors.

关键词

Keywords

references

GWEC . Global wind report 2022 ［R/OL］. ［ 2023-02-20 ］. https：//gwec.net/global-wind-report-2022/ https://gwec.net/global-wind-report-2022/ .

BAINS H ， MADARIAGA A ， TROFFAES M C M ， et al . An economic model for offshore transmission asset planning under severe uncertainty ［J］. Renewable Energy ， 2020 ， 160 ： 1174 - 1184 .

ERGUN H K ， VAN HERTEM D ， BELMANS R . Transmission system topology optimization for large-scale offshore wind integration ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2012 ， 3 （ 4 ）： 908 - 917 .

符杨，刘阳，黄玲玲，等 . 海上风电场集群接入系统组网优化［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 12 ）： 3441 - 3450 .

FU Yang ， LIU Yang ， HUANG Lingling ， et al . Optimization of grid integration network for offshore wind farm cluster ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 12 ）： 3441 - 3450 .

LIU Y ， FU Y ， HUANG L L ， et al . Optimization of offshore grid planning considering onshore network expansions ［J］. Renewable Energy ， 2022 ， 181 ： 91 - 104 .

MENG K ， ZHANG W ， QIU J ， et al . Offshore transmission network planning for wind integration considering AC and DC transmission options ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 6 ）： 4258 - 4268 .

刘畅，刘文霞，高雪倩，等 . 基于主从博弈的配电网-多综合能源系统协调规划［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 6 ）： 45 - 52 .

LIU Chang ， LIU Wenxia ， GAO Xueqian ， et al . Coordinative planning of distribution network and multiple integrated energy systems based on Stackelberg game ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 6 ）： 45 - 52 .

金秋龙，刘文霞，成锐，等 . 基于完全信息动态博弈理论的光储接入网源协调规划［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 21 ）： 112 - 118 .

JIN Qiulong ， LIU Wenxia ， CHENG Rui ， et al . Coordinated planning model for photovoltaic station， storage battery and grid based on complete information dynamic game ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 21 ）： 112 - 118 .

王海洋，李珂，张承慧，等 . 基于主从博弈的社区综合能源系统分布式协同优化运行策略［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 17 ）： 5435 - 5445 .

WANG Haiyang ， LI Ke ， ZHANG Chenghui ， et al . Distributed coordinative optimal operation of community integrated energy system based on Stackelberg game ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 17 ）： 5435 - 5445 .

袁杨，张衡，程浩忠，等 . 发输电系统鲁棒优化规划研究综述与展望［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 1 ）： 10 - 19 .

YUAN Yang ， ZHANG Heng ， CHENG Haozhong ， et al . Review and prospect of robust optimization and planning research on generation and transmission system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 1 ）： 10 - 19 .

WU W P ， HU Z C ， SONG Y H ， et al . Transmission network expansion planning based on chronological evaluation considering wind power uncertainties ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 5 ）： 4787 - 4796 .

ARABALI A ， GHOFRANI M ， ETEZADI-AMOLI M ， et al . A multi-objective transmission expansion planning framework in deregulated power systems with wind generation ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2014 ， 29 （ 6 ）： 3003 - 3011 .

梁子鹏，陈皓勇，郑晓东，等 . 考虑风电极限场景的输电网鲁棒扩展规划［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 16 ）： 58 - 67 .

LIANG Zipeng ， CHEN Haoyong ， ZHENG Xiaodong ， et al . Robust expansion planning of transmission network considering extreme scenario of wind power ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 16 ）： 58 - 67 .

Navigant Netherlands B V . A comparison of offshore electricity grid development models in Northwest Europe ［R］. Netherlands ： Navigant Netherlands B V ， 2019 .

财政部，国家发展改革委，国家能源局 . 关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见［EB/OL］.［ 2022-12-12 ］. http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-02/03/content_5474144.htm http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-02/03/content_5474144.htm .

Ministry of Finance of the People’s Republic of China ， National Development and Reform Commission ， National Energy Administration . Some opinions on promoting the healthy development of non-water renewable energy power generation ［EB/OL］. ［ 2022-12-12 ］. http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-02/03/content_5474144.htm http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-02/03/content_5474144.htm .

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 .

MEI Shengwei ， WANG Yingying ， LIU Feng . A game theory based planning model and analysis for hybrid power system with wind generators-photovoltaic panels-storage batteries ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2011 ， 35 （ 20 ）： 13 - 19 .

SERRANO GONZÁLEZ J ， BURGOS PAYÁN M ， RIQUELME SANTOS J . Optimum design of transmissions systems for offshore wind farms including decision making under risk ［J］. Renewable Energy ， 2013 ， 59 ： 115 - 127 .

BRESESTI P ， KLING W L ， HENDRIKS R L ， et al . HVDC connection of offshore wind farms to the transmission system ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2007 ， 22 （ 1 ）： 37 - 43 .

SHAFIEE M ， BRENNAN F ， ESPINOSA I A . A parametric whole life cost model for offshore wind farms ［J］. The International Journal of Life Cycle Assessment ， 2016 ， 21 （ 7 ）： 961 - 975 .

SHAFIEE M ， DINMOHAMMADI F . An FMEA-based risk assessment approach for wind turbine systems： a comparative study of onshore and offshore ［J］. Energies ， 2014 ， 7 （ 2 ）： 619 - 642 .

HUANG L L ， FU Y ， MI Y ， et al . A Markov-chain-based availability model of offshore wind turbine considering accessibility problems ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2017 ， 8 （ 4 ）： 1592 - 1600 .

DING T ， LV J J ， BO R ， et al . Lift-and-project MVEE based convex hull for robust SCED with wind power integration using historical data-driven modeling approach ［J］. Renewable Energy ， 2016 ， 92 ： 415 - 427 .

俞建 . 博弈论选讲［M］. 北京：科学出版社， 2014 .

YU Jian . Selected lectures on game theory ［M］. Beijing ： Science Press ， 2014 .

陆怀谷，刘绍东，张渊，等 . 基于自适应粒子群算法的增量配电网电源博弈规划［J］. 南京理工大学学报， 2021 ， 45 （ 2 ）： 150 - 157 .

LU Huaigu ， LIU Shaodong ， ZHANG Yuan ， et al . Incremental distribution network power game planning based on adaptive particle swarm algorithm ［J］. Journal of Nanjing University of Science and Technology ， 2021 ， 45 （ 2 ）： 150 - 157 .

张昭丞，郭佳田，诸浩君，等 . 基于全生命周期成本的海上风电并网方案优选分析［J］. 电力系统保护与控制， 2017 ， 45 （ 21 ）： 51 - 57 .

ZHANG Zhaocheng ， GUO Jiatian ， ZHU Haojun ， et al . Optimization scheme of offshore wind power grid connection based on LCC model ［J］. Power System Protection and Control ， 2017 ， 45 （ 21 ）： 51 - 57 .

SU F ， QIN Y ， ZOU X F ， et al . Disequilibrium measurement and analysis of a road traffic network based on section influence degree and flow betweenness ［J］. IEEE Access ， 2020 ， 8 ： 24428 - 24442 .

张宇威，肖金星，杨军，等 . 基于风光数据驱动不确定集合的配电网与多微网鲁棒经济调度［J］. 电力建设， 2021 ， 42 （ 10 ）： 40 - 50 .

ZHANG Yuwei ， XIAO Jinxing ， YANG Jun ， et al . Data-driven robust economic dispatch for distribution network and multiple micro-grids considering correlativity of wind and solar output ［J］. Electric Power Construction ， 2021 ， 42 （ 10 ）： 40 - 50 .

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