基于低空目标检测的分布式多输入多输出雷达功率分配合作博弈算法

为提升低空突防作战场景下分布式多输入多输出(Multiple Input and Multiple Output,MIMO)雷达系统的目标检测效能,提出一种合作博弈功率分配(Cooperative Game Power Allocation,CGPA)算法。基于带误差的支援信息建立了低空多径环境下的分布式MIMO雷达信号模型,并推导了基于奈曼皮尔逊准则的检测模型。结合Max-Min准则以信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR)为优化模型的效用函数。在此基础上,利用加权方法简化了联盟利益Shapley值的计算,得到满足帕累托最优性和公平性的合作资源分配方案。通过对发射功率资源的细致化管理,有效减小多径效应引起接收信号幅度的参差与衰落。在改善接收信号的稳定性的同时,挖掘并利用多径环境下丰富的散射特性,有效提升了雷达系统的探测效能。仿真实验验证了分布式MIMO雷达系统低空多径目标检测的出色性能,所提功率分配算法能够有效提升系统检测性能,并具有较好的实时性。

考虑风光不确定性的虚拟电厂合作博弈调度及收益分配策略

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)通过先进的控制技术高效聚合容量小、数量多的分布式能源(distributed energy resource,DER)参与电力市场交易。随着DER数量的增加,其出力的波动性以及聚合后的收益问题需要解决。基于此,提出一种在日前电力市场下,多类型DER聚合于VPP的协同博弈调度模型。首先,提出多类型DER聚合于VPP的运营框架。其次,由于风光出力的不确定性严重影响系统的运行,建立基于变分模态分解(variational modal decomposition,VMD)和改进的双向多门控长短期记忆(bidirectional multi gated long short-term memory,Bi-MGLSTM)网络的组合预测模型。然后,同类型DER形成联盟,并以售电收益最大化为目标,构建VPP多联盟的合作博弈调度模型,为实现联盟及成员间收益分配的公平性,设计多因素改进shapley值法和基于奇偶循环核仁法的两阶段细化收益分配方案。最后,算例结果表明,所提方法能有效提高风光功率的预测精度,实现VPP内联盟间合作互补运行,保证了多个主体间收益分配的公平性与合理性。

考虑负荷空间均衡和充电站合作博弈的快速充电定价机制

为了平衡快速充电负荷空间分布,提高电动汽车用户充电满意度,提出考虑负荷空间均衡和充电站合作博弈的快速充电动态定价机制。首先,通过实际订单数据逆地理编码得到出行概率转移矩阵,结合路网模型和速度-流量模型建立电动汽车充电负荷时空分布模型;然后,考虑用户主观意愿,建立计及用户偏好的充电站选择决策模型,模拟用户对于充电站选择的理性决策行为;最后,以充电站节点负荷均衡性为目标,建立区域内快速充电站合作模式下的动态定价博弈模型,通过迭代算法求解均衡值,并利用Shapley值法对合作联盟所得剩余收益进行分配。仿真实例表明,所提快速充电站动态定价策略能有效降低充电站节点的负荷方差,提高充电桩利用率和充电站收益,并减小用户排队时间,提高用户满意度。

计及LCA碳排放的源荷双侧合作博弈调度研究

为实现新型电力系统的低碳经济目标,提出一种计及生命周期评价(lifecycleassessment, LCA)的源荷双侧合作博弈优化调度模型。首先,考虑灵活可调度的柔性负荷,构建含热电联产机组、燃气锅炉、电转气等设备的源荷双侧合作运行框架。然后,运用LCA方法分析源荷双侧中不同能源链的温室气体排放,并结合碳交易机制,建立碳交易成本计算模型。最后,基于合作博弈策略,建立以源荷合作联盟总成本最小为目标的源荷双侧协同运行优化模型,并利用改进的Shapley值法对成员合作收益进行分配。算例分析表明,所提模型有利于降低系统运行的总成本、减少系统碳排放量、提升可再生能源消纳量,有效促进系统低碳经济的发展。

考虑多重不确定性与电碳耦合交易的多微网合作博弈优化调度

双碳背景下,构建低碳运行的能源系统是实现“双碳”目标的重要方向与实施路径。为了促进多微网系统内部能源的本地消纳以及低碳经济运行,该文对不确定性环境下多微网系统的合作运行及电碳耦合交易展开研究。首先,对于每个微网,构建了电转气碳捕集系统相耦合的热电联产运行模式,基于地方碳交易市场和阶梯碳交易机制,提出了多能源微网的低碳运行模型;其次,考虑到新能源发电和电力市场电价都存在不确定性的实际情况,采用机会约束和鲁棒优化的方法,以降低不确定性影响;再次,基于纳什谈判理论,建立了多个微网电碳耦合的合作博弈模型,各微网主体可同时参与到上级能源市场和地方能源市场中进行电能和碳排放配额的交易;最后,将非凸的合作博弈问题分解为两个线性可求解的子问题,进一步采用交替方向乘子法对问题进行求解。通过算例验证,该文所提方法可以有效提升各微网经济效益并减少碳排放。

非合作博弈背景下基于BSA的配电网优化重构

为缓解分布式电源大规模接入对配电网安全稳定运行的影响,提出一种考虑分布式电源输出功率的不确定性的有源配电网优化重构方法.首先,采用非合作博弈理论研究电网调度人员与“大自然”之间的博弈关系,将配电网系统中光伏单元的不确定性视为“大自然”博弈方;其次,以有功网损、负荷均衡度、电压偏差最小为目标函数,建立有源配电网优化重构模型,通过回溯搜索算法(backtracking search algorithm,BSA)进行迭代求解,得到最优重构方案;最后,在IEEE33节点系统进行仿真分析,验证模型的正确性及求解算法的有效性.研究结果表明,相较传统重构方法,本文方法更充分考虑了分布式电源输出功率的不确定性,并且在最恶劣的情况发生时,得到的重构策略能够使配电网系统的有功网损、负荷均衡度、电压偏差指标分别降低0.31%、0.59%、0.48%.

考虑碳-绿证的多主体多园区合作博弈优化调度

在“双碳”背景下,多园区联合调度发展迅速,需考虑如何兼顾多园区的经济性、环保性以及对新能源的消纳能力。提出考虑碳-绿证的多园区合作博弈调度策略。根据各园区功能特性建立多园区系统框架,并以园区运营商为领导者,储能电站、风电场和电网为跟随者,组建多主体联盟;利用碳-绿证配额机制对多园区新能源消纳量以及碳排放量进行分段量化,改善园区碳排放和风光消纳情况;选取功率交互贡献度作为合作博弈中Shapely法的权重,均衡各园区的成本和收益。仿真分析表明,所提模型和策略有效提高了园区的经济性和环保性,保证了联盟中各主体的收益平衡。

考虑数据不足和基于合作博弈模型融合的风电机组轴承故障诊断方法

针对风电机组轴承疲劳实验成本高导致故障数据不足的问题,提出基于粒子群算法(PSO)优化的辅助分类器生成对抗网络(ACGAN),利用PSO对ACGAN的参数进行寻优,进而利用ACGAN生成与原始样本高度相似的新样本;针对单一模型对风电机组轴承故障诊断的准确率较低的缺点,引进合作博弈理论对多个子模型的诊断结果进行融合,将各个子模型的诊断概率矩阵由合作博弈理论进行融合并输出最终的诊断结果。实验证明,优化后的ACGAN模型和基于合作博弈的模型融合能有效提高轴承故障诊断的准确率。

发电商合作博弈策略下跨区输电电价优化方法

由于负荷中心与可再生资源在地理位置上分布的不均匀,更大范围的资源合理配置需要跨区输电,而随着电力市场的深化发展,参与跨区电力市场出清的发电商将可能出现通过合作博弈策略行使市场力以争取自身利益最大的行为,此举可能导致跨区输电通道利用率降低,进而影响线路准许收入的稳定回收。为应对上述问题,提出了一种电力市场环境下考虑参与跨区出清的区外发电商合作博弈策略的跨区输电电价三层优化模型,上层为以准许收入稳定回收为目标的输电电价优化模型,中层为由区外发电商组成的跨区出清利益联盟的以联盟收益最大为目标的报量决策模型,下层为计及区外发电商参与的区内电力市场出清模型。为求解所提三层模型,采用了一种改进列和约束生成算法(C&CG)算法,将模型分解为主、子问题迭代求解,其中对于作为双层模型的主、子问题采用卡罗需-库恩-塔克条件(KKT)和大M法转化为等效单层模型后进行求解,而主、子问题模型中的双线性项则采用强对偶定理及变量离散参数化的方法进行线性转化以便于求解。最后通过PJM-5节点系统验证了所提三层优化模型能较好地体现区外发电商因合作博弈策略组成的跨区出清利益联盟的策略性决策和市场力行为,令输电电价的制定能在考虑区外发电商合作博弈策略影响下,实现线路准许收入的稳定回收。

基于直觉模糊联盟合作博弈的我国主要流域水资源优化配置研究

我国水资源地区分布不均,呈现南多北少的特点。随着人口增长和社会经济的不断发展,水资源需求量日益增加。为了提高水资源的综合利用效率,在完成水资源初始配置后迫切需要开展水资源跨区调配实现二次优化配置。如何选择水资源调配合作对象,如何兼顾公平与效率,如何共享合作收益,成为水资源再配置需要解决的核心问题。本文提出将直觉模糊联盟合作博弈运用到水资源优化配置问题中,通过构建基于清晰联盟合作博弈和模糊联盟合作博弈的水资源优化配置模型及合作收益函数,运用直觉模糊集、区间Choquet积分、连续有序加权平均算子等方法,推导出基于直觉模糊联盟合作博弈的水资源优化配置模型及合作收益函数,运用直觉模糊Shapley值求解最优解。选取我国南方地区的长江流域和北方地区的黄河、海河和淮河流域等水资源一级区作为研究对象,选择工业用水作为调配用水,将工业用水收益率高低作为水资源配置“优先原则”,比较分析三种不同的模型下我国主要流域水资源调配的合作对象及合作收益分配方式。结果表明:①各地区参与水资源二次配置,都能取得相较于不合作更好的合作收益;②参与直觉模糊合作联盟获得的收益全部都高于参与模糊合作联盟获得的收益;③在直觉模糊合作联盟中,不应盲目追求联盟的规模,应根据地区自身实际情况决定。以上研究结果表明,直觉模糊联盟合作博弈方法为解决跨区域流域水资源配置提供了一种新的解决方案,这将为我国主要流域开展跨区域水资源调配,优化水资源配置提供科学决策依据。

考虑碳-绿证交易与需求响应的综合能源系统合作博弈调度

将碳-绿证交易与综合需求响应机制进行联动,有利于优化用户用能行为并减少综合能源系统的碳排放。在此背景下,提出了将碳-绿证交易-需求响应机制与合作博弈联动的方法,并分析了合作博弈中利益分配机制引起的联盟破裂问题。首先,以各个园区为主体组成合作博弈联盟;其次,将碳交易机制、绿色证书交易、综合需求响应机制与合作博弈模型形成联动,促进综合能源系统内各个园区积极消纳联盟内可再生能源,减少碳排放量;接着为了保证合作联盟的成功,提出了一种改进的利益分配方式。最后,通过实际的算例仿真分析,将碳-绿证交易-需求响应机制与合作博弈进行联动的方法促进了综合能源系统的低碳经济运行,并通过改进的利益分配方式在稳固联盟的基础上提高了各个园区参与联盟的积极性。

我国既有多层住宅加装电梯费用分摊的合作博弈模型及其公理化刻画

本文结合我国当前城市既有多层住宅加装电梯费用分摊问题的实际,引入了具有联盟结构的赋权合作博弈模型。在该类博弈中,参与者将依据现实情况进行结盟,形成所谓的“优先联盟”。在此基础上,提出了被称为权分值的分摊规则,并证明了它可以由可加性、联盟内比例对称性、联盟间比例对称性和空化参与者性四个公理唯一确定。作为这个合作博弈模型的应用,本文将我国城市既有多层住宅加装电梯费用分摊问题可归结为具有联盟结构的赋权合作博弈模型,其中业主为参与者,而每一层的参与者们可看作一个优先联盟。当取适当的权值时,该分摊规则涵盖了我国大部分城市出台的既有多层住宅加装电梯业主费用分摊的指导标准,这为这些标准的完善、推广和实施提供了合理的理论依据。

双碳目标下基于Stackelberg和合作博弈的虚拟电厂双层优化调度

在中国的双碳目标下,大规模新能源发电接入虚拟电厂时,将导致电力市场交易中的高额惩罚成本。为此,设计了虚拟电厂参与日前市场竞标的双层博弈模型,以双层收益最大化为目标对虚拟电厂进行调度优化。首先,利用场景生成与削减技术考虑风力发电商和电动汽车聚合商的不确定性,设计了由风力发电商、电动汽车聚合商和燃气轮机合作组成的虚拟电厂下层电量竞标模型,以及虚拟电厂控制中心的上层电价竞标模型。其次,基于两个子模型之间的主从递阶关系,利用卡罗需库-恩塔-克(KKT)条件将双层模型转化为一个混合互补问题,通过求解获得优化方案,并基于Shapley值法对合作方进行利润分配。数值算例表明,设计的模型能有效减少碳排放和降低风电惩罚成本,同时增加参与者的收益。

计及信誉值的虚拟电厂多主体合作博弈交易方法

随着分布式资源高比例接入,虚拟电厂作为聚合多方交易主体参与电力市场的新兴技术逐渐受到广泛关注。然而分布式资源出力不确定性和个体趋利性可能导致参与电力交易过程中造成违约行为。因此,提出计及信誉值的虚拟电厂聚合多方主体参与合作博弈电力交易方法。首先,针对虚拟电厂内各交易主体建立基于合约电量完成度的信誉值管理机制,并构建基于收益最大化的多主体合作出力模型;其次,采用合作博弈理论的Shapley值法确定初始收益分配方案;再次,为激励交易主体积极履行交易合约,合理转移交易风险,引入信誉值对初始方案进行修正,得出改进的收益分配方案;最后,基于MATLAB对算例进行计算,结果表明:合作前后各交易主体收益合计增长率约为101.16%,对比传统Shapley值法收益分配方案,最高和最低信誉值交易主体的收益增减幅度分别约为1.04%和3.13%,验证了所提交易方法的有效性与合理性。

结合节点特征和非合作博弈的选择性转发攻击检测

针对无线传感器网络的选择性转发攻击行为,提出了一种结合节点特征和非合作博弈的选择性转发攻击检测(node characteristics and non-cooperative game for selective forwarding attack detection,NC-NCG)方法。该方法通过设置独立监督网络环境,将节点特征中的转发率与门限阈值进行比较,计算小于阈值节点的当前转发率与T时间内平均转发率的偏离程度,根据偏离程度进行二次判定,以提高选择性转发攻击的检测率。同时为提高网络吞吐量,构建了不完全信息的非合作博弈模型,迫使可疑节点参与网络功能,实现节点快速识别。仿真实验结果表明,该方法不仅能够有效识别选择性转发攻击,而且在资源有限的情况下,可以提高网络吞吐量并延长网络生命周期。

EFIS 数据源防御部署优化的非合作博弈模型

电子飞行仪表系统(Electronic Flight Instrument System,EFIS)具有高安全性要求,其运行环境极端,可供分配的防御策略资源严重受限,缺乏合理性的防御策略部署会影响系统整体安全。文章从攻防决策视角转换和非合作博弈理论出发,在融合安全视角下提出一种伴随EFIS周期性检修的有限防御策略部署优化模型。首先通过建立双属性的攻击防御树(Attack Defense Tree,ADT)构建攻防策略空间;然后运用决策视角转换思想,从攻击者的角度进行非合作博弈分析,揭示攻击者意图降低系统安全性的攻击策略分配;最后基于攻击者博弈结果对防御策略进行博弈分析,并通过验证提高防御者策略安全属性的可行性,为安全资源分配提供可靠的理论基础。该模型基于蒙特卡洛模拟成功求解了非合作博弈下的防御策略部署问题,得到期望效用最大化时的防御策略优化部署方案,避免了防御措施的冗余添加,同时有效提高了系统整体的安全性。

超模互补性对商业生态系统稳定的作用机制——基于合作博弈的模型构建与案例分析

如何在多元背景下构建和谐、稳定的商业生态系统战略联盟非常重要。基于合作博弈理论构建商业生态系统合作博弈模型,从理论上阐述超模互补性对生态系统稳定的作用机制,并以阿里巴巴商业生态系统为例进一步验证理论模型的关键结论。研究发现:商业生态系统参与者的直接收益和协同收益均具有超模属性;超模互补性在提升生态系统稳定性方面起着关键作用;更大的联盟中增加一个成员会为生态系统带来更多的收益增长;随着生态系统规模的增大,生态参与者从非股权协议转向接受投资入股形式时所获得的收益会增加。

基于合作博弈的网联车辆合流序列优化策略

为提升道路合流区交通通行效率,提出了一种基于合作博弈的网联车辆合流序列优化决策算法。首先,构建包含油耗、舒适度的多优化目标联合成本函数,通过分析多人合作博弈问题推导出合流区全局最小成本策略;然后,将多车合作博弈分解为多个两车合作博弈,预测不同策略的最小合流成本,利用成本矩阵法求得两车博弈的帕累托有效解,确定最优合流序列;最后,在三车道合并至一车道合流场景下,MATLAB仿真结果表明,上述优化合流序列能有效降低油耗,缩短出行时间,提高乘客的舒适性。

合作博弈视角下高职产教融合动力机制研究

通过分析参与产教融合各方的利益诉求、合作动机、行动策略及合作收益,揭示产教融合的内在动力机制。研究结果表明,产教融合的推动力主要源于政策优化、企业积极参与的优化和院校策略优化等方面。为了达到多方多赢的最佳效应,本文提出完善产教融合动力机制的建议:政府应通过制定相关政策,引导和激励产教融合;企业通过参与产教融合,实现人才培养和产业升级的双重目标;学校在产教融合中,不断优化策略,提高人才培养质量。

计及能源交易下基于纳什议价模型的多微网合作博弈运行优化策略

以能源交易为背景,针对多微电网合作中的运行优化问题,提出了基于Nash议价模型的合作博弈策略,旨在实现微电网之间的合作,以最大化整体利益,同时考虑能源交易和成本优化。首先,将各微电网视为博弈参与者,构建了基于Nash议价理论的多微电网合作博弈模型,通过选择能源交易策略和运行策略来影响其能源成本和效益。其次,采用交替方向乘子法(alternating direction multiplier method,ADMM)求解此多参与者优化问题,通过将原问题分解为子问题并引入乘子变量来实现迭代求解。最后,在每次迭代中,各微电网根据其局部信息更新能源交易和运行策略,并利用乘子变量进行信息交换和博弈协调,以达到全局一致性。结果表明,该策略在多微电网合作中能够实现整体性能的提升,有效促进了可再生能源的消纳水平,平衡了各参与者的利益,同时降低了能源成本。