مدیریت انرژی بهینه اجتماعی با حضور ذخیره‌سازها در شبکه هوشمند

چکیده: در این مقاله، یک مکانیزم مدیریت انرژی روزپیش در چارچوب تئوری بازی در یک شبکه هوشمند طراحی شده که در آن شرکت توزیع و مشترکین مسکونی نقش دارند. تعامل هوشمند مشترکین و شرکت توزیع در چارچوب بازی »استکلبرگ « یک‌رهبرچندپیرو معرفی و مدل می‌شود. رهبر بازی شرکت توزیع بوده که با ماکزیمم کردن سود خود با بکارگیری بهینه‌سازی تصادفی ارزش‌درمعرض‌ریسک‌شرطی، قیمت انرژی را محاسبه و به مشترکین ارسال می‌کند. مشترکین هوشمند که پیروان بازی استکلبرگ هستند، با درنظرگرفتن قید مشترک تنظیم ماکزیمم دیماند شبکه در مسئله بهینه‌سازی خویش، در یک »بازی عام نش « با دیگر مشترکین شرکت می‌کنند. در این مقاله اثبات می‌شود که بازی عام نش مشترکین »قویا یکنوا « بوده و دارای یک نقطه تعادل »یکتا « است؛ بر همین اساس الگوریتم مدیریت انرژی مبتنی بر بهترین پاسخ، برای رسیدن به نقطه تعادل استکلبرگ طراحی و شرایط همگرایی آن اثبات می‌شود. همچنین در این مقاله اثبات می‌شود که نقطه تعادل استکلبرگ مکانیزم مدیریت انرژی پیشنهادی، یک نقطه تعادل »بهینه اجتماعی « است که در آن مجموع هزینه مشترکین مینیمم و سود شرکت توزیع ماکزیمم می‌شود. با بکارگیری مکانیزم مدیریت انرژی پیشنهادی، در شبکه نمونه ماکزیمم دیماند شبکه 21.89% کاهش و ضریب بار 27.72% افزایش می‌یابد.

Social Optimal Energy Management with the Presence of the battery Storages in Smart Grid

Abstract: In this paper, a new day ahead energy management system is proposed for a smart grid in which distribution company and residential customers are involved. The interaction between customers and the distribution company is modeled as a single leadermultiple followers Stackelberg game. The leader of Stackelberg game is the distribution company which calculates the price of energy by maximizing its profit in a stochastic optimization framework. The residential customers, who are the followers of Stackelberg game, consider the common constraint of maximum aggregated load regulating in their optimization problem and thus play a general Nash game with each other. It is proved the customers rsquo; general Nash game is strongly monotone and consequently has a unique equilibrium. To achieve the unique Stackelberg equilibrium, the best responsebased energy management algorithm is devised, and its convergence condition is proved. It is also proved that the Stackelberg equilibrium is an optimal social equilibrium, in which the sum of customers rsquo; cost is minimized, and the profit of the distribution company is maximized. The proposed energy management mechanism decreases the maximum aggregated load by 21.89% and increases the load factor by 27.72%.