專利名稱：基于mas的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應用在微電網(wǎng)系統(tǒng)中的能量控制與管理系統(tǒng)仿真方法。
背景技術(shù)：
微電網(wǎng)通常由風能、太陽能和生物質(zhì)能等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、燃料電池、微型燃氣輪機等清潔能源發(fā)電系統(tǒng)，蓄電池和飛輪等長期和短期的儲能裝置以及各種用戶的各種電負荷和熱負荷組成。微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)(EMS-MG)的目的是如何在滿足微電網(wǎng)中用戶的電負荷和熱負荷要求的前提下，維持微電網(wǎng)穩(wěn)定運行，提高微電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電設(shè)備能源利用的效率；在此基礎(chǔ)之上，通過準確的天氣預測數(shù)據(jù)，提高微電網(wǎng)中風能、太陽能等可在生能源發(fā)電的利用率，減少利用傳統(tǒng)能源發(fā)電給環(huán)境帶來的污染。此外，還要保證微電網(wǎng)在不同運行模式過渡時的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。相對于大電網(wǎng)傳統(tǒng)能量管理系統(tǒng)(EMS)，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)面臨著許多新的挑戰(zhàn)。這主要是源于微電網(wǎng)的如下特征 1、發(fā)電單元的多樣性由于微電網(wǎng)中各發(fā)電單元的負荷跟隨反應速度差別很大，從毫秒級(太陽能、燃料電池、電儲能設(shè)備)、秒級(燃氣輪機、機械儲能)到分級(風力發(fā)電)，以及輸入能源(如風能、太陽能)的相關(guān)性、輸出能源(供電)的相關(guān)性更增加了微電網(wǎng)運行調(diào)度問題的復雜性，使得能量控制與管理的信息量大大增加。2、一次能源的波動性由于太陽能和風能的隨機性，使得包含太陽能發(fā)電和風力發(fā)電單元的微電網(wǎng)系統(tǒng)的實際發(fā)電能力是隨機和波動的，使得系統(tǒng)能量調(diào)度與電力系統(tǒng)相t匕，不僅需要準確預測負載的需求，還必須準確預測太陽能和風力發(fā)電單元的發(fā)電能力(短時、長時)，這將大大增加系統(tǒng)能量控制以及調(diào)度決策的復雜性。3、系統(tǒng)運行與控制模式的多態(tài)性正常狀態(tài)下微電網(wǎng)系統(tǒng)可以與電網(wǎng)并聯(lián)運行；一旦在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，微電網(wǎng)系統(tǒng)則要主動退出大電網(wǎng)，過渡到獨立運行模式，保持微電網(wǎng)內(nèi)部的母線電壓幅值以及頻率的穩(wěn)定。這種微電網(wǎng)系統(tǒng)運行與控制模式的多態(tài)性，使得常規(guī)能源的能量控制模型不再適用微電網(wǎng)系統(tǒng)，需要研究新的全局智能化能量控制模型。上述特征使得微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量運行調(diào)度與能量調(diào)度決策是一個多目標、多變量、具有不確定性的動態(tài)復雜過程，必須依賴于新的控制方法、計算方法和評價方法，從而支持分布式能源微電網(wǎng)系統(tǒng)可靠、高效、靈活運行。上述方法的驗證需要提供有效、經(jīng)濟的手段，但迄今沒有相關(guān)技術(shù)的公開報導。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種基于MAS的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真方法，針對多能源微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量控制與管理系統(tǒng)仿真問題，提供一種基于MAS的能量控制與管理模型，來實現(xiàn)多能源微電網(wǎng)系統(tǒng)能量控制與管理系統(tǒng)的仿真，為不同的微電網(wǎng)控制策略和調(diào)度計劃提供一種驗證工具。本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案本發(fā)明基于MAS的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真方法的特點是
將多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)劃分為本地管理層、微電網(wǎng)管理層和微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層三個不同的層次；所述本地管理層用于管理微電網(wǎng)中的微電源使其按已有計劃正常工作，實時滿足供需平衡，維持頻率穩(wěn)定；所述微電網(wǎng)管理層通過微電源的協(xié)調(diào)控制，孤網(wǎng)運行時減少微電網(wǎng)電壓及頻率偏差幅度，并網(wǎng)運行時減少公共電網(wǎng)耦合節(jié)點的交換功率與計劃值的偏差，并且實現(xiàn)微網(wǎng)內(nèi)的經(jīng)濟調(diào)度，提高可再生能源在微電網(wǎng)中的利用比例及充分利用發(fā)電中產(chǎn)生的熱能；所述微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層通過整個微電網(wǎng)控制，完成多個微電網(wǎng)間的協(xié)作目標或大電網(wǎng)的控制目標，并且在微電網(wǎng)故障時切換微電網(wǎng)運行，協(xié)調(diào)微電網(wǎng)內(nèi)各個微電源使微電網(wǎng)過渡平穩(wěn)；所述本地管理層、微電網(wǎng)管理層和微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層三個不同層次上具備的各種能量管理功能采用不同類型的Agent來建立多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真模型，所述本地管理層、微電網(wǎng)管理層和微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層上的Agent的角色和功能定義如下I)本地管理層，其設(shè)有單元模型Agent、狀態(tài)Agent、本地控制Agent和通訊Agent a)、所述單元模型Agent，其包含但不限于如下微電源的能量計算模型光伏電站輸出功率計算模型，風力發(fā)電系機組輸出功率計算模型，燃料電池輸出功率計算模型，蓄電池輸出功率及荷電狀態(tài)計算模型，燃氣輪機輸出功率計算模型，負載功率計算模型；所述能量計算模型為微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)提供微電網(wǎng)動態(tài)運行的數(shù)字仿真計算數(shù)據(jù)；b)、所述狀態(tài)Agent，其實時監(jiān)控本地設(shè)備的狀態(tài)，包括微電網(wǎng)發(fā)電設(shè)備的輸出功率、輸出電壓和輸出頻率以及分布式發(fā)電單元、儲能單元或負載單元所連接微電網(wǎng)母線的電流、電壓和頻率的信息，所述狀態(tài)Agent —方面將這些信息顯示出來，另一方面將這些信息傳遞給所述本地控制Agent ；c)、所述本地控制Agent，其根據(jù)微電網(wǎng)管理層的決策指令以及所述狀態(tài)Agent提供的本地設(shè)備的狀態(tài)，按照所設(shè)計的微電網(wǎng)控制器算法，實現(xiàn)對分布式發(fā)電單元、儲能單元的有功、無功功率進行管理，對負荷實現(xiàn)相應的需求側(cè)管理，并且在線路出現(xiàn)故障時，對本地設(shè)備進行保護動作；所述本地設(shè)備為連接至微電網(wǎng)電氣網(wǎng)絡(luò)不同節(jié)點的微電源、接觸器、斷路器以及負荷單元；所述微電源包含光伏發(fā)電系統(tǒng)，風力發(fā)電系統(tǒng)，燃料電池，微型燃氣輪機和蓄電池；d)、所述通訊Agent,其負責與本地管理層中各本地Agent之間以及各本地Agent與微電網(wǎng)管理層的Agent之間的信息交換；2)微電網(wǎng)管理層，其設(shè)有微電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集SCADA Agent、協(xié)調(diào)控制Agent、經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度Agent、潮流分析Agent、能量預測Agent和歷史故障分析Agent a)、所述SCADA Agent，其通過遠端數(shù)據(jù)采集單元(RTU)收集微電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)，同時向低層控制單元定向下發(fā)來自微電網(wǎng)中央控制器的設(shè)定控制命令，對微電網(wǎng)中的設(shè)備的實時運行狀態(tài)進行監(jiān)控；b)、所述協(xié)調(diào)控制Agent，其根據(jù)SCADAAgent獲得的微電網(wǎng)實時運行狀態(tài)數(shù)據(jù)修改本地各設(shè)備的發(fā)電計劃，通過設(shè)定微電網(wǎng)中可調(diào)度設(shè)備的功率和電壓運行的參考點，使微電網(wǎng)頻率穩(wěn)定，功率平衡以達到微電網(wǎng)內(nèi)自動發(fā)電協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)控制的目的，并且實現(xiàn)微電網(wǎng)整體效益最大，微電網(wǎng)網(wǎng)損最低的微電網(wǎng)管理目標；c)、所述經(jīng)濟調(diào)度Agent，其根據(jù)潮流的優(yōu)化和經(jīng)濟性原則，對可再生能源的超短期預測以及微電網(wǎng)中發(fā)電設(shè)備的投標信息，應用多因子評價方法基礎(chǔ)上的合同網(wǎng)協(xié)調(diào)、市場競標機制和粒子群算法，制定微電網(wǎng)內(nèi)的各發(fā)電單元未來24小時的經(jīng)濟協(xié)調(diào)調(diào)度計劃，對微電網(wǎng)的運行進行經(jīng)濟性優(yōu)化；d)、所述潮流分析Agent，其根據(jù)SCADA Agent收集的數(shù)據(jù)和對網(wǎng)絡(luò)拓撲的分析，對微電網(wǎng)內(nèi)的潮流進行計算分析，并且對微電網(wǎng)中的潮流進行優(yōu)化，以減少線路上的損耗，在保證整個微電網(wǎng)的穩(wěn)定性的同時，使其經(jīng)濟性達到最優(yōu)；e)、所述能量預測Agent，其根據(jù)發(fā)電的歷史數(shù)據(jù)和天氣預測數(shù)據(jù)對可再生能源發(fā)電的電站進行能量的超短期預測；并從實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫中分析數(shù)據(jù)，利用強化學習算法，不斷地對自己的預測值進行優(yōu)化；f)、所述歷史故障分析Agent，其對整個微電網(wǎng)運行中出現(xiàn)的故障進行分析，避免下一次控制器又采取相同的命令引發(fā)故障；3)微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層，其設(shè)有靜態(tài)開關(guān)Agent和微電網(wǎng)運行Agent a)、靜態(tài)開關(guān)Agent，其監(jiān)測微電網(wǎng)與區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)接口的狀態(tài)，當區(qū)域電網(wǎng)發(fā)生故障或者恢復故障時，切換微電網(wǎng)的運行狀態(tài)；b)、微電網(wǎng)運行Agent，其代表系統(tǒng)運行層協(xié)調(diào)微電網(wǎng)之間或微電網(wǎng)與區(qū)域電網(wǎng)之間的協(xié)作，將微電網(wǎng)作為一個統(tǒng)一個體參加區(qū)域電網(wǎng)的電力市場調(diào)度，并根據(jù)自身發(fā)電能力的大小和區(qū)域電力市場價格決定下一階段的總體策略。本發(fā)明基于MAS的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真方法的特點也在于所述本地管理層、微電網(wǎng)管理層和協(xié)調(diào)管理層上不同的控制層內(nèi)的Agent采用客戶端-服務器架構(gòu)集成，形成基于多代理技術(shù)的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真平臺；在所述基于多代理技術(shù)的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真平臺中，包含一個服務器端和多個客戶端；微電網(wǎng)管理層和微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層包含的Agent在服務器端采用函數(shù)和組件的方法來實現(xiàn)，每個Agent都向其他微電網(wǎng)本地管理層的Agent提供服務并且通過協(xié)調(diào)控制對微電網(wǎng)進行管理和運行；在所述服務器端，定義管理服務Agent和目錄服務Agent，其中當用戶在平臺上生成、刪除、移走或移入一個Agent,所述管理服務Agent都記錄下來,實現(xiàn)對Agent的登記管理；所述目錄服務Agent記錄各個Agent的服務類型，用于具有不同服務類型的Agent共同協(xié)作完成復雜的微電網(wǎng)能量管理的任務；所述基于多代理技術(shù)的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)包含多種不同的類型的Agent客戶端，所述不同的類型的Agent客戶端實現(xiàn)微電網(wǎng)中的本地管理層的能量管理；一個Agent客戶端用于實現(xiàn)具體的本地設(shè)備的控制，根據(jù)客戶端所管理設(shè)備的不同，將客戶端劃分為發(fā)電Agent、負載Agent和儲能Agent ;—個Agent客戶端上有多個Agent協(xié)作來管理這個設(shè)備，其中最基本的Agent包括控制Agent、狀態(tài)Agent和通訊Agent,所述通訊Agent代表該客戶端與微電網(wǎng)管理層或者其他客戶端進行協(xié)作。本發(fā)明基于MAS的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真方法的特點還在于所述基于多代理技術(shù)的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真平臺中客戶端與服務器端之間通訊要求，設(shè)置所需的通訊協(xié)議，服務器端利用所述通訊協(xié)議監(jiān)聽客戶端的請求服務器端處于微電網(wǎng)管理層的Agent利用所述通訊協(xié)議收集客戶端的信息或者發(fā)布命令；處于微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層的微電網(wǎng)運行Agent通過所述通訊協(xié)議連接遠程的電力市場服務器從而參加到電力市場之中；
所述通訊協(xié)議是以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)，根據(jù)Agent在信息傳遞過程中表現(xiàn)出的固有的層次性分為傳輸層、通信層和交互層，并且下層為上層提供服務，所述傳輸層處于最底層，即計算機協(xié)議層，由所述傳輸層將通訊協(xié)議層的消息通過計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳達；所述通信層處于第二層，即通訊協(xié)議層，在所述通訊協(xié)議層中定義信息類型標識、信息長度和與信息類型標識對應的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；所述交互層處于第三層，即交互協(xié)議層，所述交互協(xié)議層通過將通訊協(xié)議層表達出的一系列實現(xiàn)協(xié)調(diào)、協(xié)商或者協(xié)作的語言進行組合，在交互協(xié)議層的上層策略的指導下完成各Agent之間的的協(xié)作和約定。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在1、本發(fā)明基于多代理理論，建立多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)分層、分布能量控制模型，從而可以實現(xiàn)微電網(wǎng)本地管理層、微電網(wǎng)管理層和微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層的分布快速控制和全局能量的高效協(xié)調(diào)管理相統(tǒng)一的基于多代理技術(shù)的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)模型；2、本發(fā)明基于多代理技術(shù)的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)模型體系結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)實現(xiàn)簡單，但擴展靈活。不但新設(shè)備的各種模型可以通過添加不同的Agent來實現(xiàn)，而且能量管理中需要的新功能也可以通過添加一種這種功能的Agent來實現(xiàn)，從而使得微電網(wǎng)能量控制策略的更改與擴充具有靈活性、開放性和高度自治性；3、本發(fā)明基于多代理技術(shù)的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)模型體系結(jié)構(gòu)，不僅可以與物理硬件相結(jié)合以實現(xiàn)整個微電網(wǎng)動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)運行的全數(shù)字化仿真，還可以通過微電網(wǎng)單元Agent中發(fā)電模型的嵌入和控制Agent中控制策略的靈活設(shè)計,使其更容易實現(xiàn)多微電網(wǎng)系統(tǒng)的實時能量管理與控制，方便對不同能量管理策略的效果的評估，提供了一個可以兼?zhèn)鋵崟r運行控制和科學研究平臺相統(tǒng)一的系統(tǒng)；4、本發(fā)明中MAS模型不僅在整個微電網(wǎng)層面上，客戶端上的本地控制也可以在執(zhí)行微電網(wǎng)管理層發(fā)出的總體目標的基礎(chǔ)上，進行局部優(yōu)化；并且利用客戶端之間通信迅速的特點，采用統(tǒng)一的協(xié)議就可以使Agent客戶端之間實現(xiàn)一些復雜的協(xié)作,某個Agent客戶端可以主動發(fā)起會話，與一個或者多個Agent客戶端之間進行合作，對當前的負荷進行小范圍內(nèi)的重新分配，以達到快速局部優(yōu)化的目的。5、本發(fā)明中Client-Server多代理系統(tǒng)架構(gòu)，在對客戶端擴充的基礎(chǔ)上，可以方便實現(xiàn)多微網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)的仿真。


圖1為本發(fā)明基于多代理技術(shù)的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)代理功能示意圖；圖2為本發(fā)明實施例仿真實驗微電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)；圖3為本發(fā)明基于多代理技術(shù)的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例一個典型的本地Agent結(jié)構(gòu)示意圖；圖5a不同溫度下太陽能電池特性曲線；圖5b不同光照下太陽能電池特性曲線；圖6為本發(fā)明實施例風機模型的特性曲線；圖7為本發(fā)明實施例單個燃料電池輸出特性曲線；圖8為本發(fā)明實施例單個蓄電電池輸出特性曲線；圖9為本發(fā)明實施例一次調(diào)頻頻率-功率靜態(tài)特性；
圖10為本發(fā)明實施例SCADAAgent結(jié)構(gòu)；圖11為本發(fā)明實施例協(xié)調(diào)控制Agent結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本發(fā)明實施例MRE分配過程示意圖；圖13為本發(fā)明實施例經(jīng)濟調(diào)度算法流程；
圖14為本發(fā)明實施例靜態(tài)開關(guān)Agent結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為本發(fā)明實施例微電網(wǎng)運行Agent結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式針對由光伏發(fā)電、風力發(fā)電、燃料電池，微型燃氣輪機等微電源發(fā)電系統(tǒng)、鉛酸蓄電池和超級電容器等儲能單元、以及交流負載和直流負載組成的微電網(wǎng)系統(tǒng)(如圖2所示)來說明本發(fā)明的具體實施方式
。所考慮微電網(wǎng)用到的設(shè)備配置如表I所示表1、微電網(wǎng)配置參數(shù)
設(shè)備名稱參數(shù)說明
~太陽能電站I直流側(cè)電壓600\ζ電流20Α，最大功率12kw
~太陽能電站2M太陽能電站I
~風力發(fā)電站額定功率13kw
燃料電池50中x20并,. :流側(cè)電壓50V,最人電流800Α，最人功率20kw^
燃氣輪機額定功率20kw單個電池12V, 400Ah,蓄電池組4串χ20并
蓄電池組I
直流側(cè)電壓48V，電流400Α，最大功率20kw,32000Ah
^蓄電池組2ill
要負載在任何情況下保證優(yōu)先供電，功率在6kw左右
普通負載I齊通負載，功率小P20kw
普通負載2齊通負載，功率小子15kw對圖1所示微電網(wǎng)系統(tǒng)，設(shè)計多Agent能量管理系統(tǒng)模型及仿真系統(tǒng)，如圖3所示，多Agent能量管理系統(tǒng)模型包括本地管理層，微電網(wǎng)管理層和微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層。各能量層的設(shè)計如下1、本地管理層的Agent設(shè)計在本地控制管理層分別設(shè)置與相應的分布式發(fā)電單元、儲能單元和負載單元相對應的本地管理模塊光伏發(fā)電管理模塊、風力發(fā)電管理模塊、燃料電池管理模塊和微型燃氣輪機管理模塊等。典型的本地能量管理Agent具體結(jié)構(gòu)如圖4所示,包括單元模型Agent、狀態(tài)Agent、本地控制Agent和通訊Agent,其中狀態(tài)Agent實時監(jiān)控本地設(shè)備模型的狀態(tài)，同時將這些信息傳遞給控制Agent ;控制Agent則根據(jù)這些信息對單元模型的輸出進行實時控制；通訊Agent負責將微電源設(shè)備運行的電氣數(shù)據(jù)傳遞給微電網(wǎng)管理層的SCADA Agent,并接受微電源的有功、無功設(shè)定值以滿足微電網(wǎng)系統(tǒng)中微電源Agent協(xié)作和微電網(wǎng)管理層Agent優(yōu)化調(diào)度的的要求。單元模型Agent、狀態(tài)Agent、本地控制Agent和通訊Agent實現(xiàn)方式如下
I)單元模型Agent的設(shè)計單元模型Agent包含對應的單元能量計算模型，不同的發(fā)電單元對應不同的模型，在本實施時列中包括光伏陣列模型Agent、風力發(fā)電模型Agent、燃料電池模型Agent和蓄電池模型Agent,其中a)、光伏陣列模型Agent，其包含了光伏太陽電池能量計算模型，光伏陣列的輸出電流Ipv如式⑴所示
權(quán)利要求
1.基于MAS的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真方法，其特征是 將多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)劃分為本地管理層、微電網(wǎng)管理層和微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層三個不同的層次；所述本地管理層用于管理微電網(wǎng)中的微電源使其按已有計劃正常工作，實時滿足供需平衡，維持頻率穩(wěn)定；所述微電網(wǎng)管理層通過微電源的協(xié)調(diào)控制，孤網(wǎng)運行時減少微電網(wǎng)電壓及頻率偏差幅度，并網(wǎng)運行時減少公共電網(wǎng)耦合節(jié)點的交換功率與計劃值的偏差，并且實現(xiàn)微網(wǎng)內(nèi)的經(jīng)濟調(diào)度，提高可再生能源在微電網(wǎng)中的利用比例及充分利用發(fā)電中產(chǎn)生的熱能；所述微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層通過整個微電網(wǎng)控制，完成多個微電網(wǎng)間的協(xié)作目標或大電網(wǎng)的控制目標，并且在微電網(wǎng)故障時切換微電網(wǎng)運行，協(xié)調(diào)微電網(wǎng)內(nèi)各個微電源使微電網(wǎng)過渡平穩(wěn)； 所述本地管理層、微電網(wǎng)管理層和微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層三個不同層次上具備的各種能量管理功能采用不同類型的Agent來建立多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真模型，所述本地管理層、微電網(wǎng)管理層和微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層上的Agent的角色和功能定義如下 1)本地管理層，其設(shè)有單元模型Agent、狀態(tài)Agent、本地控制Agent和通訊Agent a)、所述單元模型Agent，其包含但不限于如下微電源的能量計算模型光伏電站輸出功率計算模型，風力發(fā)電系機組輸出功率計算模型，燃料電池輸出功率計算模型，蓄電池輸出功率及荷電狀態(tài)計算模型，燃氣輪機輸出功率計算模型，負載功率計算模型；所述能量計算模型為微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)提供微電網(wǎng)動態(tài)運行的數(shù)字仿真計算數(shù)據(jù)； b)、所述狀態(tài)Agent，其實時監(jiān)控本地設(shè)備的狀態(tài)，包括微電網(wǎng)發(fā)電設(shè)備的輸出功率、輸出電壓和輸出頻率以及分布式發(fā)電單元、儲能單元或負載單元所連接微電網(wǎng)母線的電流、電壓和頻率的信息，所述狀態(tài)Agent —方面將這些信息顯示出來，另一方面將這些信息傳遞給所述本地控制Agent ； c)、所述本地控制Agent，其根據(jù)微電網(wǎng)管理層的決策指令以及所述狀態(tài)Agent提供的本地設(shè)備的狀態(tài)，按照所設(shè)計的微電網(wǎng)控制器算法，實現(xiàn)對分布式發(fā)電單元、儲能單元的有功、無功功率進行管理，對負荷實現(xiàn)相應的需求側(cè)管理，并且在線路出現(xiàn)故障時，對本地設(shè)備進行保護動作；所述本地設(shè)備為連接至微電網(wǎng)電氣網(wǎng)絡(luò)不同節(jié)點的微電源、接觸器、斷路器以及負荷單兀；所述微電源包含光伏發(fā)電系統(tǒng)，風力發(fā)電系統(tǒng)，燃料電池，微型燃氣輪機和蓄電池； d)、所述通訊Agent,其負責與本地管理層中各本地Agent之間以及各本地Agent與微電網(wǎng)管理層的Agent之間的信息交換； . 2)微電網(wǎng)管理層，其設(shè)有微電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集SCADAAgent、協(xié)調(diào)控制Agent、經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度Agent、潮流分析Agent、能量預測Agent和歷史故障分析Agent a)、所述SCADAAgent，其通過遠端數(shù)據(jù)采集單元(RTU)收集微電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)，同時向低層控制單元定向下發(fā)來自微電網(wǎng)中央控制器的設(shè)定控制命令，對微電網(wǎng)中的設(shè)備的實時運行狀態(tài)進行監(jiān)控； b)、所述協(xié)調(diào)控制Agent，其根據(jù)SCADAAgent獲得的微電網(wǎng)實時運行狀態(tài)數(shù)據(jù)修改本地各設(shè)備的發(fā)電計劃，通過設(shè)定微電網(wǎng)中可調(diào)度設(shè)備的功率和電壓運行的參考點，使微電網(wǎng)頻率穩(wěn)定，功率平衡以達到微電網(wǎng)內(nèi)自動發(fā)電協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)控制的目的，并且實現(xiàn)微電網(wǎng)整體效益最大，微電網(wǎng)網(wǎng)損最低的微電網(wǎng)管理目標； c)、所述經(jīng)濟調(diào)度Agent，其根據(jù)潮流的優(yōu)化和經(jīng)濟性原則，對可再生能源的超短期預測以及微電網(wǎng)中發(fā)電設(shè)備的投標信息，應用多因子評價方法基礎(chǔ)上的合同網(wǎng)協(xié)調(diào)、市場競標機制和粒子群算法，制定微電網(wǎng)內(nèi)的各發(fā)電單元未來24小時的經(jīng)濟協(xié)調(diào)調(diào)度計劃，對微電網(wǎng)的運行進行經(jīng)濟性優(yōu)化； d)、所述潮流分析Agent，其根據(jù)SCADAAgent收集的數(shù)據(jù)和對網(wǎng)絡(luò)拓撲的分析，對微電網(wǎng)內(nèi)的潮流進行計算分析，并且對微電網(wǎng)中的潮流進行優(yōu)化，以減少線路上的損耗，在保證整個微電網(wǎng)的穩(wěn)定性的同時，使其經(jīng)濟性達到最優(yōu)； e)、所述能量預測Agent，其根據(jù)發(fā)電的歷史數(shù)據(jù)和天氣預測數(shù)據(jù)對可再生能源發(fā)電的電站進行能量的超短期預測；并從實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫中分析數(shù)據(jù)，利用強化學習算法，不斷地對自己的預測值進行優(yōu)化； f)、所述歷史故障分析Agent，其對整個微電網(wǎng)運行中出現(xiàn)的故障進行分析，避免下一次控制器又采取相同的命令引發(fā)故障； 3)微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層，其設(shè)有靜態(tài)開關(guān)Agent和微電網(wǎng)運行Agent a)、靜態(tài)開關(guān)Agent，其監(jiān)測微電網(wǎng)與區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)接口的狀態(tài)，當區(qū)域電網(wǎng)發(fā)生故障或者恢復故障時，切換微電網(wǎng)的運行狀態(tài)； b)、微電網(wǎng)運行Agent，其代表系統(tǒng)運行層協(xié)調(diào)微電網(wǎng)之間或微電網(wǎng)與區(qū)域電網(wǎng)之間的協(xié)作，將微電網(wǎng)作為一個統(tǒng)一個體參加區(qū)域電網(wǎng)的電力市場調(diào)度，并根據(jù)自身發(fā)電能力的大小和區(qū)域電力市場價格決定下一階段的總體策略。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MAS的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真方法，其特征是 所述本地管理層、微電網(wǎng)管理層和協(xié)調(diào)管理層上不同的控制層內(nèi)的Agent采用客戶端-服務器架構(gòu)集成，形成基于多代理技術(shù)的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真平臺；在所述基于多代理技術(shù)的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真平臺中，包含一個服務器端和多個客戶端；微電網(wǎng)管理層和微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層包含的Agent在服務器端采用函數(shù)和組件的方法來實現(xiàn)，每個Agent都向其他微電網(wǎng)本地管理層的Agent提供服務并且通過協(xié)調(diào)控制對微電網(wǎng)進行管理和運行；在所述服務器端，定義管理服務Agent和目錄服務Agent，其中當用戶在平臺上生成、刪除、移走或移入一個Agent，所述管理服務Agent都記錄下來，實現(xiàn)對Agent的登記管理；所述目錄服務Agent記錄各個Agent的服務類型，用于具有不同服務類型的Agent共同協(xié)作完成復雜的微電網(wǎng)能量管理的任務； 所述基于多代理技術(shù)的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)包含多種不同的類型的Agent客戶端，所述不同的類型的Agent客戶端實現(xiàn)微電網(wǎng)中的本地管理層的能量管理；一個Agent客戶端用于實現(xiàn)具體的本地設(shè)備的控制，根據(jù)客戶端所管理設(shè)備的不同，將客戶端劃分為發(fā)電Agent、負載Agent和儲能Agent ;—個Agent客戶端上有多個Agent協(xié)作來管理這個設(shè)備，其中最基本的Agent包括控制Agent、狀態(tài)Agent和通訊Agent,所述通訊Agent代表該客戶端與微電網(wǎng)管理層或者其他客戶端進行協(xié)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MAS的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真方法，其特征是 所述基于多代理技術(shù)的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真平臺中客戶端與服務器端之間通訊要求，設(shè)置所需的通訊協(xié)議，服務器端利用所述通訊協(xié)議監(jiān)聽客戶端的請求服務器端處于微電網(wǎng)管理層的Agent利用所述通訊協(xié)議收集客戶端的信息或者發(fā)布命令；處于微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層的微電網(wǎng)運行Agent通過所述通訊協(xié)議連接遠程的電力市場服務器從而參加到電力市場之中；所述通訊協(xié)議是以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)，根據(jù)Agent在信息傳遞過程中表現(xiàn)出的固有的層次性分為傳輸層、通信層和交互層，并且下層為上層提供服務，所述傳輸層處于最底層，即計算機協(xié)議層，由所述傳輸層將通訊協(xié)議層的消息通過計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳達；所述通信層處于第二層，即通訊協(xié)議層，在所述通訊協(xié)議層中定義信息類型標識、信息長度和與信息類型標識對應的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；所述交互層處于第三層，即交互協(xié)議層，所述交互協(xié)議層通過將通訊協(xié)議層表達出的一系列實現(xiàn)協(xié)調(diào)、協(xié)商或者協(xié)作的語言進行組合，在交互協(xié)議層的上層策略的指 導下完成各Agent之間的的協(xié)作和約定。
全文摘要
本發(fā)明基于MAS的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真方法，其特征是將多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)劃分為本地管理層、微電網(wǎng)管理層和微電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理層三個不同的層次；不同層次上具備的各種能量管理功能采用不同類型的Agent來建立多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真模型，同時設(shè)計了Agent通訊協(xié)議以完成各Agent之間的協(xié)作和約定；本地管理層、微電網(wǎng)管理層和協(xié)調(diào)管理層上不同的控制層內(nèi)的Agent采用客戶端-服務器架構(gòu)進行集成，形成了基于多代理技術(shù)的多微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)仿真平臺。本發(fā)明為不同的微電網(wǎng)控制策略和調(diào)度計劃提供了一種驗證方法。
文檔編號H02J3/06GK103001225SQ201210456910
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者茆美琴, 杜燕, 汪海寧, 張健, 蘇建徽, 張國榮, 金鵬 申請人:合肥工業(yè)大學