Teoria gier w służbie sieci. Nowy algorytm ścina koszty i wymaganą pojemność magazynów energii aż o 85%

Chiny wprowadzają innowacyjne podejście do optymalizacji rozproszonych magazynów energii. Badacze ze State Grid Henan Electric Power Company opracowali metodę opartą na tzw. grze Stackelberga. Symulacje wykazały, że nowy algorytm ogranicza wahania obciążenia sieci z niemal 26% do zaledwie 14%, wymagając przy tym o 85% mniejszej pojemności baterii niż metody tradycyjne.

Wyniki przełomowych badań opublikowano w czasopiśmie naukowym „Results in Engineering”. Zaproponowany model rozwiązuje skomplikowany problem optymalizacji lokalizacji, pojemności i harmonogramu pracy magazynów przy jednoczesnym uwzględnieniu interesów rynkowych wielu podmiotów.

Czym jest model Stackelberga i jak wspiera sieć?

Chwilę temu, w naszym artykule informowaliśmy o nowych badaniach wskazujących optymalne miejsce montażu magazynu energii. Dzisiaj przyszedł czas na inne dane, które w jeszcze większym stopniu mogą przysłużyć się efektywności pracy systemów bateryjnych.

Gra Stackelberga to model decyzyjny z teorii gier, w którym jeden podmiot (lider) podejmuje decyzję jako pierwszy, a pozostali (naśladowcy) reagują na jego ruchy. Chińscy naukowcy po raz pierwszy zastosowali wieloliderowy i wielonaśladowczy wariant tego modelu w obszarze rozproszonego magazynowania energii.

System działa w kilku precyzyjnych krokach:

• Rozdzielenie szybkości zmian – algorytm analizuje wahania generacji z OZE oraz popytu, rozdzielając je na zmiany szybkie i wolne, co pozwala dobrać idealną technologię magazynowania.
• Symulacja zachowań rynkowych – dostawcy energii ustalają ceny, natomiast operatorzy magazynów i konsumenci reagują, dostosowując harmonogramy ładowania, rozładowania oraz poboru prądu.
• Zaawansowany algorytm – wielokrotnie testuje konfiguracje i eliminuje opcje naruszające limity napięcia, koszty czy parametry pracy baterii, aż do uzyskania pełnej stabilności.

Mniejsze magazyny, większa stabilność

Narzędzie przetestowano na 33-węzłowej sieci rozdzielczej (12,66 kV) przy użyciu realnych danych z 90 dni (rejestrowanych w odstępach 15-minutowych) dla różnorodnych warunków pogodowych.

Efekty zastosowania nowej metody okazały się przełomowe:

• Redukcja wahań obciążenia – wskaźnik fluktuacji spadł z 25,98% do 14,25%.
• Spadek potrzebnej pojemności – wymagana pojemność magazynów wyniosła poniżej 500 kWh – to aż o 85% mniej w porównaniu z tradycyjnymi metodami planowania.
• Niskie koszty operacyjne – średni całkowity koszt konfiguracji w 5-letnim okresie planowania wyniósł 1,82 mln CNY (ok. 269 tys. dolarów), a wskaźnik spełnienia ograniczeń technicznych osiągnął 99,8%.

Odkrycie to pokazuje, że odpowiednie sterowanie rynkowe i optymalizacja matematyczna mogą znacząco obniżyć wydatki inwestycyjne na wielkoskalowe magazyny energii bez utraty stabilności sieci.