分散型共有電力ネットワークにおける意思決定：統合電力・ガスシステムのためのゲーム理論的フレームワーク

科学分野:

• エネルギーシステム工学
• ゲーム理論
• 計算経済学

背景:

• 電力・ガス変換（P2G）および地域エネルギー市場の進歩は、小規模ガス供給事業者（GD）に新たな価値を提供する。
• 地域エネルギー市場において、単一の電力ネットワーク内で協力する複数のGDに関する研究は限られており、非効率性と不均衡のリスクがある。

研究 の 目的:

• 統合電力・ガス市場における複数のGDを調整するための新しい異種ゲームフレームワークを開発する。
• 電力潮流最適化（OPF）の調整とガスパイプライン潮流制御の課題を同時に解決する。
• 参加GD間の市場の公平性と運用安定性を確保する。

主な方法:

• パイプライン潮流制御のための混合整数ナッシュ均衡問題（MI-NEP）と、OPF調整のための一般化ナッシュ均衡問題（GNEP）の統合。
• 応答最適（BR）法およびKorpelevichに触発されたアルゴリズムを用いた協調計算ソリューションの開発。
• 包括的なケーススタディを通じた統合電力・ガスネットワークの分析。

主要な成果:

• 提案されたアルゴリズムは10回の反復で収束し、残差誤差は[数式：本文参照]未満であった。
• 7ノードおよび20ノードのガスネットワークに結合された10ノード電力ネットワークにおける複数のGDの効果的な調整を実証した。
• 類似エージェント間のコスト格差を排除することにより、市場の公平性を達成した。

結論:

• 異種ゲームフレームワークは、地域エネルギー市場における複数の小規模GD間の効率的かつ公正な協力を成功裏に可能にする。
• 開発された計算ソリューションは、統合エネルギーシステムに対して安定した信頼性の高いナッシュ均衡ソリューションを提供する。
• 本研究は、相互接続された電力およびガス配電システム内でのマルチエージェント協調の理解における重要なギャップを埋めるものである。