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Interactive cooperation among interconnected microgrid using game theory
Díaz Purizaga, Jan Luis A.
Díaz Purizaga, Jan Luis A.
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Abstract
This works proposes the implementation of game theory as a decision making algorithm for a group of microgrids within a neighborhood, in order to improve energy management within the neighborhood, thus reducing the operation cost and dependence on the grid, increasing its autonomy. These microgrids will be able to cooperate or not with the other, this is where game theory, mainly developed based on Nash equilibrium, becomes important, since it will decide which is the best option for each of the microgrids based on the best profit they can obtain. To validate this, four scenarios will be evaluated, where the houses will be connected to the network, disconnected to the network, work independently or work cooperatively with each other. These scenarios look to know the behaviors of each of the houses in the different operation modes, being these the inputs to develop the game theory mentioned above. Eight tests will be performed, each test is differentiated by the weights assigned to the grid interaction and the neighbor interaction, after performed the test, a direct relationship between the incentives (weights) and the decision taken, in other words, if the incentive of the neighbor interaction is greater than the grid interaction, they look for the cooperation, however, when it is lower, they prefer to work independently. Similarly, in the analysis of the grid dependency, it was found that in most of the cases, the energy interaction with the grid is lower or equal when they work in a cooperative mode, which evidence the reduction of grid dependence.
Este trabajo propone la implementación de la teoría de juegos como algoritmo de toma de decisiones para un grupo de microrredes dentro de un vecindario, con la finalidad de mejorar el manejo de energía dentro del vecindario, reduciendo de esta forma el costo de operación y la dependencia de la red, aumentando su autonomía. Estas microrredes podrán cooperar o no con las otras, es aquí donde la teoría de juegos, principalmente desarrollada en base al equilibrio de Nash, toma importancia, ya que decidirá cuál es la mejor opción para cada una de las microrredes basados en la mejor ganancia que ellas puedan obtener. Para validar esto se evaluarán cuatro escenarios, donde las casas se encontrarán conectadas a red, desconectadas de la red, trabajando de modo independiente o cooperando entre ellas. Estos escenario buscan conocer los comportamientos de cada una de las casas en los diferentes modos de operación, siendo estos las entradas para desarrollar la teoría de juegos mencionada anteriormente. Se ejecutaron ocho pruebas, cada prueba se diferencian entre ellas por los pesos que se le asignó a la interacción con la red y la interacción con los vecinos, luego de ejecutar las pruebas, se observó una relación directa entre el incentivo (peso) y la decisión que se toma, es decir, si el incentivo de la interacción entre vecinos es mayor que el de la red, ellos buscan la cooperación, sin embargo, cuando es menor, prefieren trabajar de manera independiente. Del mismo modo, al analizar la dependencia con la red, se descubrió que en la mayoría de los casos, la interacción de energía con la red es menor o igual cuando se trabaja de modo cooperativo, lo cual evidencia la reducción de la dependencia de la red.
Este trabajo propone la implementación de la teoría de juegos como algoritmo de toma de decisiones para un grupo de microrredes dentro de un vecindario, con la finalidad de mejorar el manejo de energía dentro del vecindario, reduciendo de esta forma el costo de operación y la dependencia de la red, aumentando su autonomía. Estas microrredes podrán cooperar o no con las otras, es aquí donde la teoría de juegos, principalmente desarrollada en base al equilibrio de Nash, toma importancia, ya que decidirá cuál es la mejor opción para cada una de las microrredes basados en la mejor ganancia que ellas puedan obtener. Para validar esto se evaluarán cuatro escenarios, donde las casas se encontrarán conectadas a red, desconectadas de la red, trabajando de modo independiente o cooperando entre ellas. Estos escenario buscan conocer los comportamientos de cada una de las casas en los diferentes modos de operación, siendo estos las entradas para desarrollar la teoría de juegos mencionada anteriormente. Se ejecutaron ocho pruebas, cada prueba se diferencian entre ellas por los pesos que se le asignó a la interacción con la red y la interacción con los vecinos, luego de ejecutar las pruebas, se observó una relación directa entre el incentivo (peso) y la decisión que se toma, es decir, si el incentivo de la interacción entre vecinos es mayor que el de la red, ellos buscan la cooperación, sin embargo, cuando es menor, prefieren trabajar de manera independiente. Del mismo modo, al analizar la dependencia con la red, se descubrió que en la mayoría de los casos, la interacción de energía con la red es menor o igual cuando se trabaja de modo cooperativo, lo cual evidencia la reducción de la dependencia de la red.
Description
Date
2024-12-16