《工程博弈論及能源電力系統套用》是2022年清華大學出版社出版的圖書，作者是梅生偉、魏韡、劉鋒、陳玥、方宇娟。
基本介紹
- 中文名：工程博弈論及能源電力系統套用
- 作者：梅生偉、魏韡、劉鋒、陳玥、方宇娟
- 出版時間：2022年8月1日
- 出版社：清華大學出版社
- 頁數：616 頁
- ISBN：9787302606598
- 定價：168 元
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
內容簡介,作者簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書主要介紹現代工程博弈基本理論及其在能源電力系統控制與決策領域的套用成果，內容分為三部分。第一部分為基礎篇（第1～7 章），主要從工程系統控制與決策的角度闡述一般博弈論的基本概念及基本方法，包括靜態非合作博弈、一般動態博弈、靜態合作博弈、微分博弈及演化博弈等內容；第二部分為方法篇（第8～11 章），主要介紹工程博弈論的四類先進設計方法，涉及多目標最佳化、魯棒最佳化、魯棒控制和多層最佳化四個領域；第三部分為套用篇（第12～17 章），重點介紹工程博弈論在能源電力系統中的套用實例，主要涉及清潔能源電力系統容量配置、運行調度、穩定控制、安全防禦以及綜合能源系統商業模式設計和形態演化。
作者簡介
梅生偉，清華大學電機系教授，博士生導師。主要從事電力系統魯棒控制、複雜電力網路理論、電力系統災變防治和新能源電力系統等研究，出版著作10部，發表論文400餘篇。
圖書目錄
第1章 緒論 1
1.1 從控制與決策的角度看工程博弈問題 1
1.2 博弈論基礎 7
1.3 從博弈論到工程博弈論 9
1.4 工程博弈論關鍵基礎科學問題 10
1.5 能源電力系統工程套用展望 13
1.5.1 電力市場 13
1.5.2 電力系統規劃 15
1.5.3 電力系統調度 15
1.5.4 電力系統控制 16
1.5.5 分散式電源與微電網 17
1.5.6 需求回響 17
1.5.7 電網安全 18
1.5.8 綜合能源系統 19
1.5.9 多能系統演化 19
1.6 本書的主要內容 21
參考文獻 22
第2章 數學基礎 29
2.1 函式與映射 29
2.2 空間與範數 30
2.2.1 向量範數 30
2.2.2 誘導矩陣範數 31
2.3 連續性、可微性與緊性 32
2.4 集值映射及其連續性 34
2.5 凸集與凸函式 35
2.6 不動點與壓縮映射 37
2.7 機率論 38
2.7.1 樣本事件機率 38
2.7.2 機率論若干基本定理 39
2.7.3 條件機率與全機率公式 40
2.7.4 Bayes公式 40
2.8 隨機過程 42
2.8.1 基本概念及統計特徵 42
2.8.2 Poisson過程和Wiener過程 43
2.8.3 Markov過程與Markov鏈 44
2.9 單目標最佳化問題 46
2.10 多目標最佳化與Pareto最優 49
2.11 動態最佳化與最優控制 51
2.12 動態規劃與近似動態規劃 54
2.12.1 動態規劃 54
2.12.2 近似動態規劃 56
參考文獻 57
第3章 靜態非合作博弈 59
3.1 博弈論的基本概念 59
3.1.1 博弈的基本要素 59
3.1.2 標準型博弈 63
3.1.3 博弈論的基本假設 64
3.1.4 博弈的基本分類 65
3.1.5 標準型博弈的解 65
3.1.6 Nash均衡 68
3.2 完全信息靜態博弈 69
3.2.1 連續策略博弈 70
3.2.2 混合策略博弈 71
3.2.3 Nash均衡的存在性 74
3.2.4 Nash均衡的求解 76
3.2.5 二人零和博弈 77
3.2.6 勢博弈 80
3.3 不完全信息靜態博弈 83
3.3.1 不完全信息 83
3.3.2 非對稱信息的Cournot寡頭競爭模型 84
3.3.3 不完全信息靜態博弈 86
3.3.4 Bayes-Nash均衡 90
3.3.5 不完全信息靜態博弈的典型套用——拍賣 91
3.3.6 混合策略的再認識 94
參考文獻 97
第4章 一般動態博弈 98
4.1 完全信息動態博弈 98
4.1.1 Stackelberg博弈 98
4.1.2 擴展式博弈 100
4.1.3 子博弈精煉Nash均衡 106
4.1.4 重複博弈 111
4.2 不完全信息動態博弈 119
4.2.1 不完全信息動態博弈的基本概念 120
4.2.2 精煉Bayes-Nash均衡 121
4.2.3 幾種均衡概念的比較 127
4.2.4 不完全信息動態博弈的套用——信號博弈 128
4.3 信息不對稱問題的博弈設計方法 132
4.3.1 逆向選擇問題 133
4.3.2 道德風險問題 135
4.4 非合作工程博弈原理——通過非合作博弈均衡應對衝突 138
參考文獻 139
第5章 靜態合作博弈 141
5.1 從非合作博弈到合作博弈 141
5.2 合作博弈的基本概念 142
5.3 合作博弈的分類 143
5.4 特徵函式博弈 144
5.4.1 特徵函式 144
5.4.2 支付與分配 145
5.4.3 超可加性博弈 147
5.5 合作博弈的穩定性 148
5.5.1 聯盟的穩定性 148
5.5.2 核 150
5.5.3 近似的穩定結果——ε-核和最小核 153
5.5.4 核仁 155
5.5.5 DP指標 156
5.6 分配的公平性 157
5.6.1 邊際貢獻 157
5.6.2 Shapley值 158
5.7 合作博弈的計算問題 160
5.7.1 核的確定方法 161
5.7.2 Shapley值的計算方法 161
5.8 討價還價博弈 162
5.9 合作工程博弈原理——通過合作博弈均衡協調多目標間的競爭 164
5.10 說明與討論 165
參考文獻 166
第6章 微分博弈 167
6.1 非合作微分博弈 167
6.1.1 非合作微分博弈的數學描述 167
6.1.2 非合作微分博弈的三種Nash均衡 169
6.1.3 二人零和非合作微分博弈 170
6.2 合作微分博弈 173
6.3 主從微分博弈 175
6.3.1 主從微分博弈的Stackelberg均衡 175
6.3.2 主從微分博弈的最優性條件 177
6.4 說明與討論 180
參考文獻 181
第7章 演化博弈 182
7.1 兩個自然界例子 182
7.1.1 獅馬捕食 182
7.1.2 鷹鴿博弈 183
7.2 演化博弈的基本理論 185
7.2.1 演化博弈基本內容與框架 185
7.2.2 演化博弈的分類 186
7.2.3 適應度函式 186
7.2.4 演化過程 186
7.2.5 演化穩定均衡 189
7.3 網路上的演化博弈 194
7.3.1 考慮網路結構的演化博弈模型 194
7.3.2 求解方法 196
7.3.3 經典算例 197
7.4 演化博弈與經典博弈 198
7.4.1 經典博弈問題的再認識 198
7.4.2 演化博弈與經典博弈的關係 200
7.5 演化博弈與多智慧型體學習 201
7.6 演化工程博弈原理——通過演化均衡協調動態決策中的利益衝突 202
7.7 說明與討論 203
參考文獻 204
第8章 多目標最佳化問題的博弈求解方法 206
8.1 多目標最佳化問題及Pareto解 207
8.2 綜合法 209
8.2.1 多目標最佳化問題的博弈模型 209
8.2.2 非合作博弈求解方法 210
8.2.3 合作博弈求解方法 211
8.2.4 Nash均衡與Pareto最優解的關係 211
8.3 加權係數法 216
8.4 Nash 談判法 220
8.5 演化博弈法 224
8.6 說明與討論 229
參考文獻 229
第9章 魯棒最佳化問題的博弈求解方法 231
9.1 魯棒最佳化問題的博弈詮釋 232
9.2 不確定性刻畫及最優策略保守性討論 233
9.2.1 不確定性的刻畫 233
9.2.2 參數選擇 235
9.3 靜態魯棒最佳化問題 238
9.3.1 靜態魯棒最佳化問題的數學模型 238
9.3.2 靜態魯棒最佳化問題的求解算法 240
9.4 動態魯棒最佳化問題 241
9.4.1 ARO的數學模型 242
9.4.2 ARO的求解方法 242
9.5 分布魯棒最佳化問題 250
9.5.1 基於矩模型的分布魯棒最佳化 250
9.5.2 分布魯棒機會約束規劃 253
9.5.3 基於KL-散度的分布魯棒最佳化問題 258
9.6 說明與討論 260
參考文獻 261
第10章 魯棒控制問題的博弈求解方法 264
10.1 魯棒控制理論的博弈詮釋 265
10.2 魯棒控制問題的數學模型 266
10.3 魯棒控制的微分博弈模型 267
10.4 魯棒控制器的構造 269
10.4.1 變尺度反饋線性化H∞設計方法 272
10.4.2 基於Hamilton 系統的設計方法 275
10.4.3 策略疊代法 278
10.4.4 基於ADP的魯棒控制線上求解方法 279
10.5 說明與討論 281
參考文獻 282
第11章 雙層最佳化問題的博弈求解方法 284
11.1 雙層最佳化問題簡介 284
11.2 N-S-N博弈的數學模型 286
11.3 N-S-N博弈的求解方法 287
11.3.1 不動點型疊代算法 288
11.3.2 駐點法 288
11.3.3 駐點最佳化法 291
11.4 半零和雙線性主從博弈 293
11.5 廣義 Nash 博弈 295
11.6 說明與討論 298
參考文獻 298
第12章 清潔能源電力系統容量配置設計實例 300
12.1 風光儲混合電力系統容量配置 300
12.1.1 容量設計的非合作博弈模型 301
12.1.2 支付分攤策略 320
12.2 高比例新能源輸電系統儲能容量配置實例 329
12.2.1 電網集中式儲能站容量配置方法 330
12.2.2 偏遠新能源場站配套儲能與傳輸線容量協調配置 337
12.3 能源樞紐容量配置實例 343
12.3.1 能量樞紐模型 343
12.3.2 模型求解 349
12.3.3 算例分析 353
12.4 說明與討論 357
參考文獻 357
第13章 魯棒調度設計實例 360
13.1 多時間尺度調度框架 360
13.2 魯棒機組組合 362
13.2.1 不確定性的刻畫 362
13.2.2 傳統魯棒機組組合 364
13.2.3 含運行風險約束的魯棒機組組合 367
13.2.4 算例分析 372
13.3 魯棒備用整定 380
13.3.1 不確定性的刻畫 381
13.3.2 魯棒備用整定的ARO模型 382
13.3.3 算例分析 383
13.4 魯棒經濟調度 388
13.4.1 數學模型 389
13.4.2 求解算法 392
13.4.3 仿真分析 393
13.5 省級電網套用實例 403
13.5.1 系統概況 403
13.5.2 節能減排政策的考慮 404
13.5.3 魯棒機組組合 404
13.5.4 魯棒備用整定 405
13.6 說明與討論 406
參考文獻 407
第14章 魯棒控制設計實例 409
14.1 水輪機勵磁與調速的協調魯棒控制 409
14.1.1 多機系統數學模型 409
14.1.2 鎮定控制器設計 413
14.1.3 工作點調節問題 414
14.1.4 魯棒控制器設計 415
14.1.5 控制效果 417
14.2 非線性魯棒電力系統穩定器 421
14.2.1 多機系統數學模型 421
14.2.2 NR-PSS控制器設計 422
14.2.3 NR-PSS的動模實驗 426
14.3 負荷頻率魯棒控制器設計 431
14.3.1 負荷頻率魯棒控制模型 431
14.3.2 負荷頻率魯棒控制線上求解 432
14.4 STATCOM線上魯棒控制器設計 435
14.4.1 考慮干擾的含STATCOM的單機無窮大系統模型 435
14.4.2 線上非線性魯棒控制器設計 437
14.5 說明與討論 441
參考文獻 441
第15章 網路安全博弈設計實例 443
15.1 安全博弈及其構成要素 444
15.1.1 參與者 444
15.1.2 策略空間 444
15.1.3 支付 445
15.1.4 信息結構 445
15.2 安全博弈的數學模型 445
15.2.1 攻擊者-防禦者模型 446
15.2.2 防禦者-攻擊者模型 447
15.2.3 防禦者-攻擊者-防禦者模型 448
15.3 求解方法 449
15.3.1 攻擊者-防禦者模型 449
15.3.2 防禦者-攻擊者模型 450
15.3.3 防禦者-攻擊者-防禦者模型 451
15.4 套用設計實例 458
15.4.1 雙層安全博弈設計實例 458
15.4.2 三層安全博弈設計實例 464
15.4.3 河南特高壓交直流混聯繫統安全博弈設計實例 470
15.4.4 變電站網路安全套用 472
15.5 說明與討論 485
參考文獻 486
第16章 綜合能源系統商業模式設計實例 488
16.1 綜合能源系統商業模式概述 489
16.2 綜合能源網路均衡 490
16.2.1 網路均衡的數學建模 491
16.2.2 網路均衡及其求解 495
16.2.3 算例分析 499
16.3 多能源零售市場套餐機制及均衡分析 505
16.3.1 套餐制定機制的信號博弈模型與求解 506
16.3.2 最優能量套餐及市場力分析 509
16.3.3 算例分析 515
16.4 互聯能源樞紐市場均衡 521
16.4.1 三種運營模式及效率分析 521
16.4.2 多能源市場的套用 526
16.4.3 算例分析 531
16.5 說明與討論 535
參考文獻 535
第17章 綜合能源系統演化分析實例 538
17.1 研究背景 538
17.2 計及動態財政政策激勵的城市供暖系統演化問題 539
17.2.1 問題描述 539
17.2.2 演化博弈模型的構建 540
17.2.3 算例分析 547
17.3 基於 PPP模式的光伏發電與電動汽車充電合作行為演化問題 556
17.3.1 概要 556
17.3.2 演化博弈模型構建 556
17.3.3 算例分析 564
17.4 政策激勵下考慮消費者類型的電動汽車充電站規劃方案的演化分析 574
17.4.1 概要 574
17.4.2 演化博弈模型 574
17.4.3 算例分析 579
17.5 說明與討論 586
參考文獻 587
名詞索引 589
