本书主要介绍现代工程博弈基本理论及其在电力系统控制与决策领域的应用，内容分为三部分.第一部分为基础篇(第2章~第7章)，主要从工程系统控制与决策角度阐述一般博弈论的基本概念及基本方法，包括静态非合作博弈、一般动态博弈、静态合作博弈、微分博弈及演化博弈等内容；第二部分为方法篇(第8章~第11章)，主要介绍工程博弈论的4类先进设计方法，涉及多目标优化、鲁棒优化、鲁棒控制和多层优化4个领域；第三部分为应用篇(第12章~第17章)，重点介绍工程博弈论在电力系统中的应用实例，主要涉及电力系统规划、调度、控制、电力经济、电网安全及电网演化等内容.
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序
前言
第1章 绪论1
1.1从控制与决策的角度看工程博弈问题1
1.2博弈论基础4
1.3工程博弈论关键基础科学问题7
1.4电力系统工程应用展望10
1.4.1电力系统规划11
1.4.2电力系统调度11
1.4.3电力系统控制12
1.4.4分布式电源与微电网12
1.4.5需求响应13
1.4.6电网安全13
1.4.7电网演化14
1.5本书的主要内容15
参考文献16
基础篇
第2章 数学基础23
2.1函数与映射23
2.2空间与范数23
2.2.1向量范数24
2.2.2诱导矩阵范数25
2.3连续性、可微性与紧性26
2.4集值映射及其连续性28
2.5凸集与凸函数30
2.6不动点与压缩映射31
2.7单目标优化问题.32
2.8动态优化与最优控制36
2.9多目标优化与Pareto最优39
2.10动态规划与近似动态规划41
2.10.1动态规划41
2.10.2近似动态规划42
2.11概率论44
2.11.1样本、事件与概率44
2.11.2概率论若干基本定理45
2.11.3条件概率与全概率公式45
2.11.4Bayes法则46
2.12随机过程47
2.12.1基本概念及统计特征47
2.12.2Poisson过程和Wiener过程49
2.12.3Markov过程与Markov链50
2.13随机微分方程51
2.13.1均方连续、均方导数与随机积分51
2.13.2三类简单随机微分方程53
2.13.3Ito方程54
参考文献54
第3章 静态非合作博弈56
3.1博弈论的基本概念56
3.1.1博弈的基本要素56
3.1.2标准型博弈60
3.1.3博弈论的基本假设61
3.1.4博弈的基本分类62
3.1.5标准型博弈的解62
3.1.6Nash均衡65
3.2完全信息静态博弈67
3.2.1连续策略博弈67
3.2.2混合策略博弈68
3.2.3Nash均衡的存在性72
3.2.4Nash均衡的求解74
3.2.5二人零和博弈75
3.3不完全信息静态博弈78
3.3.1不完全信息78
3.3.2非对称信息的Cournot寡头竞争模型79
3.3.3不完全信息静态(Bayes)博弈81
3.3.4Bayes-Nash均衡86
3.3.5不完全信息静态博弈的典型应用——拍卖87
3.3.6混合策略的再认识89
参考文献92
第4章 一般动态博弈94
4.1完全信息动态博弈94
4.1.1扩展式博弈96
4.1.2子博弈精炼Nash均衡102
4.1.3重复博弈107
4.2不完全信息动态博弈117
4.2.1不完全信息动态博弈的基本概念117
4.2.2精炼Bayes-Nash均衡118
4.2.3几种均衡概念的比较125
4.2.4不完全信息动态博弈的应用——信号博弈126
参考文献131
第5章 静态合作博弈132
5.1从非合作博弈到合作博弈132
5.2合作博弈的基本概念133
5.3合作博弈的分类134
5.4特征函数博弈136
5.4.1特征函数136
5.4.2支付与分配137
5.4.3超可加性博弈139
5.5合作博弈的稳定性140
5.5.1联盟的稳定性140
5.5.2核141
5.5.3近似的稳定结果——ε-核和最小核145
5.5.4核仁147
5.5.5DP指标148
5.6分配的公平性149
5.6.1边际贡献149
5.6.2Shapley值151
5.7合作博弈的计算问题153
5.7.1核的确定方法153
5.7.2Shapley值的计算方法154
5.8讨价还价博弈154
参考文献156
第6章 微分博弈157
6.1非合作微分博弈157
6.1.1非合作微分博弈的数学描述157
6.1.2非合作微分博弈的三种Nash均衡159
6.1.3二人零和非合作微分博弈161
6.2合作微分博弈164
6.3主从微分博弈166
6.3.1主从微分博弈的Stackelberg均衡166
6.3.2主从微分博弈的最优性条件168
6.4说明与讨论172
参考文献172
第7章 演化博弈174
7.1两个自然界例子174
7.1.1狮子和斑马捕食174
7.1.2鹰鸽博弈175
7.2演化博弈的基本理论177
7.2.1演化博弈的基本内容与框架177
7.2.2演化博弈的分类178
7.2.3适应度函数178
7.2.4演化过程179
7.2.5演化稳定均衡181
7.3经典博弈问题的再认识186
7.4演化博弈与经典博弈的关系188
7.4.1Nash均衡对演化博弈的诠释188
7.4.2经典博弈的困惑189
7.4.3经典博弈与演化博弈的区别189
7.5说明与讨论190
参考文献190
方法篇
第8章 多目标优化问题的博弈求解方法195
8.1多目标优化问题及Pareto解195
8.2综合法198
8.2.1多目标优化问题的博弈模型198
8.2.2非合作博弈求解方法199
8.2.3合作博弈求解方法199
8.2.4Nash均衡与Pareto最优解的关系200
8.3加权系数法205
8.4Nash谈判法209
8.5说明与讨论213
参考文献213
第9章 鲁棒优化问题的博弈求解方法215
9.1鲁棒优化问题的博弈诠释216
9.2不确定性刻画及最优策略保守性讨论217
9.2.1不确定性的刻画217
9.2.2参数选择219
9.3静态鲁棒优化问题222
9.3.1静态鲁棒优化问题的数学模型222
9.3.2静态鲁棒优化问题的求解算法226
9.4动态鲁棒优化问题226
9.4.1ARO的数学模型227
9.4.2ARO的求解方法228
9.5说明与讨论236
参考文献237
第10章 鲁棒控制问题的博弈求解方法240
10.1鲁棒控制问题的博弈诠释240
10.2鲁棒控制问题的数学模型242
10.3鲁棒控制问题的微分博弈模型244
10.3.1参与者244
10.3.2支付244
10.3.3约束条件245
10.4鲁棒控制器的构造245
10.4.1变尺度反馈线性化H∞设计方法249
10.4.2基于Hamilton系统的设计方法252
10.4.3策略迭代法255
10.4.4基于ADP的鲁棒控制在线求解方法256
10.5说明与讨论258
参考文献259
第11章 双层优化问题的博弈求解方法261
11.1双层优化问题简介261
11.2N-S-N博弈的数学模型263
11.3N-S-N博弈的求解方法264
11.3.1不动点型迭代算法265
11.3.2驻点法265
11.3.3驻点优化法268
11.4半零和双线性主从博弈271
11.5广义Nash博弈272
11.6说明与讨论275
参考文献276
应用篇
第12章 风-光-储混合电力系统规划设计实例281
12.1HPS简介281
12.2HPS最佳容量设计284
12.2.1容量设计的非合作博弈模型284
12.2.2Nash均衡的存在性293
12.2.3博弈模型的求解方法295
12.2.4实例分析297
12.3HPS分配策略305
12.3.1HPS规划的联盟型表述306
12.3.2稳定分配的条件307
12.3.3改进DP指标311
12.3.45种典型分配策略312
12.3.5分配策略的分析314
12.4说明与讨论316
参考文献317
第13章 鲁棒调度设计实例318
13.1鲁棒经济调度318
13.1.1数学模型319
13.1.2求解算法323
13.1.3仿真分析323
13.2鲁棒备用整定334
13.2.1不确定性的刻画335
13.2.2鲁棒备用整定的ARO模型336
13.2.3算例分析338
13.3鲁棒机组组合343
13.3.1传统机组组合344
13.3.2鲁棒机组组合数学模型346
13.3.3算例分析348
13.4省级电网应用实例353
13.4.1系统概况353
13.4.2节能减排政策的考虑354
13.4.3鲁棒机组组合355
13.4.4鲁棒备用整定356
13.5说明与讨论356
参考文献357
第14章 若干电力经济问题实例360
14.1碳排放税的制定360
14.1.1概述360
14.1.2博弈模型362
14.1.3实例分析365
14.2静态备用容量配置371
14.2.1概述371
14.2.2博弈模型373
14.2.3求解算法382
14.2.4实例分析383
14.3中长期购电计划394
14.3.1概述394
14.3.2博弈模型及求解算法395
14.3.3实例分析397
14.4零售市场的定价与调度400
14.4.1概述400
14.4.2博弈模型401
14.4.3实例分析408
14.5说明与讨论412
参考文献413
第15章 鲁棒控制设计实例416
15.1水轮机励磁与调速的协调鲁棒控制416
15.1.1多机系统数学模型416
15.1.2镇定控制器设计420
15.1.3工作点调节问题421
15.1.4鲁棒控制器设计422
15.1.5控制效果424
15.2非线性鲁棒电力系统稳定器429
15.2.1多机系统数学模型429
15.2.2NR-PSS控制器设计430
15.2.3NR-PSS动模实验434
15.3负荷频率鲁棒控制器设计440
15.3.1负荷频率鲁棒控制模型440
15.3.2负荷频率鲁棒控制的在线求解441
15.4STATCOM在线鲁棒控制器设计445
15.4.1考虑干扰的含STATCOM的单机无穷大系统模型445
15.4.2STATCOM非线性鲁棒控制器在线设计446
15.5说明与讨论451
参考文献452
第16章 网络安全博弈设计实例454
16.1安全博弈及其构成要素455
16.1.1参与者455
16.1.2策略空间455
16.1.3支付456
16.1.4信息结构456
16.2安全博弈的数学模型457
16.2.1攻击者-防御者(A-D)模型457
16.2.2防御者-攻击者(D-A)模型459
16.2.3防御者-攻击者-防御者(D-A-D)模型460
16.3求解方法460
16.3.1攻击者-防御者(A-D)模型460
16.3.2防御者-攻击者(D-A)模型462
16.3.3防御者-攻击者-防御者(D-A-D)模型463
16.4应用设计实例470
16.4.1双层安全博弈设计实例470
16.4.2三层安全博弈设计实例477
16.4.3河南特高压交直流混联系统安全博弈设计实例483
16.5说明与讨论486
参考文献486
第17章 电网演化分析实例488
17.1电网演化生长模型488
17.1.1电网演化的驱动与制约因素488
17.1.2局域世界演化网络模型490
17.1.3电网生长演化模型491
17.2三代电网的演化493
17.2.1三代电网的基本理论494
17.2.2三代电网生长演化条件495
17.2.3仿真结果与分析496
17.3计及SOC特性的电网演化500
17.3.1经典OPA模型及其改进模型501
17.3.2电力系统发展诊断指标与成本计算502
17.3.3计及SOC特性的电网演化模型506
17.3.4算例分析512
17.4电网演化博弈模型526
17.4.1电网演化稳定均衡基本思想526
17.4.2能源监管-电网公司-负荷用户博弈模型526
17.4.3电网演化过程及稳定均衡的求解532
17.4.4算例分析533
17.5说明与讨论536
参考文献537
索引539
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