一種基于多智能體的環(huán)形直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)控制領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種基于多智能體的環(huán)形直流微電網(wǎng) 協(xié)調(diào)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著新能源和可再生能源發(fā)電的不斷滲透，為了有效解決分布式發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng) 狀態(tài)下所引發(fā)的諸多問題，充分發(fā)揮其潛能，在分布式發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生了微電網(wǎng)。微電網(wǎng) 作為自治系統(tǒng)，要求具備并網(wǎng)和脫網(wǎng)兩種運(yùn)行模式。并網(wǎng)運(yùn)行下，微電網(wǎng)的電壓和頻率主要 由大電網(wǎng)來維護(hù)。而在脫網(wǎng)狀態(tài)下，一方面微電網(wǎng)需要具備足夠的調(diào)控能力來獨(dú)立維護(hù)系 統(tǒng)的電壓和頻率，跟隨終端負(fù)荷的不斷變化，滿足負(fù)荷多能源形式需求；而另一方面，微電 網(wǎng)中有相當(dāng)數(shù)量可再生能源發(fā)電具有隨機(jī)性，而且大多數(shù)分布式發(fā)電裝置缺少足夠的阻尼 和慣性，負(fù)荷跟隨能力差，導(dǎo)致自治微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性缺乏保障。上述矛盾需要依托微電 網(wǎng)控制技術(shù)來加W解決，脫網(wǎng)自治微電網(wǎng)控制技術(shù)是微電網(wǎng)運(yùn)行的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)難題。 由于直流微電網(wǎng)在供電高效性、可靠性、電能質(zhì)量等方面都明顯優(yōu)越于交流微電網(wǎng)，因此近 幾年越發(fā)引起全球的關(guān)注。在直流微電網(wǎng)中，盡管不設(shè)及頻率控制問題，但希望直流母線電 壓平穩(wěn)控制在安全范圍內(nèi)。然而由于每個(gè)微電源的PCC電壓隨其運(yùn)行狀態(tài)的變化而波動(dòng)， 致使兩個(gè)微電源之間的母線電壓偏差常常過大，進(jìn)而威脅了電力供應(yīng)的安全穩(wěn)定性。因此， 脫網(wǎng)運(yùn)行下直流微電網(wǎng)母線電壓的安全穩(wěn)定性控制仍然是關(guān)鍵性技術(shù)難題之一。
[0003]目前針對(duì)直流微電網(wǎng)母線電壓控制問題通常采用W下兩種控制：（1)集中通訊與 控制；（2)集中通訊分布式控制。前者盡管能利用全網(wǎng)信息實(shí)現(xiàn)全局穩(wěn)定性，但由于微電網(wǎng) 由多種微電源組成，其動(dòng)態(tài)模型的巨維數(shù)致使集中控制即不可行也不經(jīng)濟(jì)；而且，集中通訊 不僅會(huì)帶來信息傳輸壓力，也會(huì)由于信息傳輸時(shí)滯惡化系統(tǒng)控制性能。后者盡管采用分布 式控制，但集中通訊也會(huì)有前者同樣的問題產(chǎn)生。正是由于上述原因，目前急需發(fā)展既可行 又經(jīng)濟(jì)，既智能又可靠的控制，進(jìn)而使脫網(wǎng)運(yùn)行的直流微電網(wǎng)在負(fù)荷波動(dòng)和故障擾動(dòng)下，能 確保直流母線電壓良好的動(dòng)態(tài)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種基于多智能體的環(huán)形直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控 制方法，采用分布式通訊并考慮信息傳輸時(shí)滯，利用兩等級(jí)多智能體技術(shù)平臺(tái)，設(shè)計(jì)分布式 協(xié)調(diào)控制方法，確保脫網(wǎng)運(yùn)行的直流微電網(wǎng)在大擾動(dòng)下的安全穩(wěn)定性，并改善直流母線電 壓的動(dòng)態(tài)性能。
[0005] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：
[0006] -種基于多智能體的環(huán)形直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，包括W下步驟：
[0007] 步驟1:構(gòu)建兩等級(jí)智能體：微電網(wǎng)中每個(gè)微電源都設(shè)置有一個(gè)一級(jí)單元控制智 能體，每個(gè)一級(jí)單元控制智能體均與一個(gè)二級(jí)分布式協(xié)調(diào)控制智能體相連接，每個(gè)二級(jí)分 布式協(xié)調(diào)控制智能體均與相鄰微電源的二級(jí)分布式協(xié)調(diào)控制智能體相連接；
[000引步驟2:當(dāng)微電源的判別指標(biāo)小于或等于給定的闊值時(shí)，轉(zhuǎn)到步驟3 ;當(dāng)微電源的 判別指標(biāo)大于給定的闊值時(shí)，轉(zhuǎn)到步驟4;
[0009] 步驟3:-級(jí)單元控制智能體執(zhí)行本地狀態(tài)反饋控制，維持單元系統(tǒng)的母線電壓 穩(wěn)定，二級(jí)分布式協(xié)調(diào)控制智能體不作用，所述本地狀態(tài)反饋控制是基于微電源跟蹤系統(tǒng)， 利用李雅普諾夫穩(wěn)定性結(jié)合魯棒控制性能指標(biāo)設(shè)計(jì)的；
[0010] 步驟4 :二級(jí)分布式協(xié)調(diào)控制智能體發(fā)出協(xié)調(diào)控制指令給一級(jí)單元控制智能體， 通過交互行為執(zhí)行分布式協(xié)調(diào)控制，消除相鄰微電源母線電壓之間的偏差，所述分布式協(xié) 調(diào)控制是基于微電源增廣系統(tǒng)，考慮相鄰微電源系統(tǒng)之間狀態(tài)信息的傳輸時(shí)滯，利用時(shí)滯 相關(guān)李雅普諾夫穩(wěn)定性結(jié)合魯棒控制性能指標(biāo)設(shè)計(jì)的。
[0011] 進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于多智能體的環(huán)形直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，所述步驟2 中的判別指標(biāo)為：
，其中，:?是第i個(gè)微電源的單元系統(tǒng)母線電壓Ui的實(shí)際測(cè)量 值，Uw是第i個(gè)微電源所在的母線電壓的期望值，i= 1，2,…，n，n為微電網(wǎng)中的微電源 個(gè)數(shù)。
[0012] 進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于多智能體的環(huán)形直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，所述步 驟3中的微電源跟蹤系統(tǒng)包括微電源動(dòng)態(tài)模型和微電源期望模型，微電源動(dòng)態(tài)模型為： 丈(1')=八亂'')+ !;,.(〇+0樹(〇，其中，義(*) = [11(如1心)]%狀態(tài)向量，口(*)為微電源單 元系統(tǒng)的母線電壓，it(t)為時(shí)刻t流過微電源單元系統(tǒng)的電流，v(t)=Ut(t)為控制輸 入，
為擾動(dòng)向量，i^t)為流過微電源單元系統(tǒng)母線電感L的電流， ij(t)為流過相鄰微電源j單元系統(tǒng)母線的電流，參數(shù)矩陣

IC為微電源單元系統(tǒng)母線的電容值，Lt為微電源單元系統(tǒng)母線在時(shí)刻t的電 感值，Rt為微電源單元系統(tǒng)母線在時(shí)刻t的電阻值；微電源期望模型為i,.閑= 閑，其 中，Xr(t)為x(t)的期望跟蹤狀態(tài)，々7>0，Ar為已知的漸進(jìn)穩(wěn)定矩陣。
[0013]進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于多智能體的環(huán)形直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，步驟3中，所 述一級(jí)單元控制智能體利用微電源動(dòng)態(tài)模型跟蹤微電源期望模型計(jì)算得到本地狀態(tài)反饋 控制參數(shù)，來執(zhí)行本地狀態(tài)反饋控制。
[0014]進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于多智能體的環(huán)形直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，所述步驟4 中的微電源增廣系統(tǒng)包括自身的微電源跟蹤系統(tǒng)和相鄰微電源的微電源跟蹤系統(tǒng)。
[0015]進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于多智能體的環(huán)形直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，步驟4中，所 述二級(jí)分布式協(xié)調(diào)控制智能體利用微電源增廣系統(tǒng)計(jì)算得到本地狀態(tài)反饋控制參數(shù)和協(xié) 調(diào)控制率，來執(zhí)行分布式協(xié)調(diào)控制。
[0016]進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于多智能體的環(huán)形直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，所述步驟4 中的交互行為具體為：同等級(jí)智能體之間為非主從交互行為，一級(jí)單元控制智能體與二級(jí) 分布式協(xié)調(diào)控制智能體之間為主從交互行為。
[0017]進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于多智能體的環(huán)形直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，所述步驟4 中的分布式協(xié)調(diào)控制包括微電源本地狀態(tài)反饋控制和協(xié)調(diào)控制，所述協(xié)調(diào)控制由來自相鄰 微電源的具有傳輸時(shí)滯的狀態(tài)信息組成。
[0018] 本發(fā)明采用W上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下技術(shù)效果：
[0019] 1、本發(fā)明把多智能體技術(shù)引入直流微電網(wǎng)的控制中，多智能體中每個(gè)單元體不僅 能獨(dú)立執(zhí)行自己的控制來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，也能根據(jù)運(yùn)行環(huán)境和其他智能體的行為來調(diào)整自己行 為，使多智能體在相互協(xié)作的環(huán)境下兼顧實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體目標(biāo)，因此多智能體平臺(tái)下的分 布式協(xié)調(diào)控制既可行又有效，也更具智能性；
[0020] 2、本發(fā)明的方法利用來自相鄰微電源的局部狀態(tài)信息來執(zhí)行分布式協(xié)調(diào)控制，并 提出執(zhí)行分布式協(xié)調(diào)控制的判別指標(biāo)，不僅避免了集中控制的維數(shù)災(zāi)問題，而且大大降低 了信息傳輸?shù)膲毫Γ?br>[0021] 3、本發(fā)明中的傳輸信息僅來自于相鄰的微電源，也考慮了傳輸時(shí)滯的影響，把時(shí) 滯相關(guān)的穩(wěn)定性控制方法引入微電網(wǎng)的分布式協(xié)調(diào)控制中，增強(qiáng)了控制的可靠性。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明的環(huán)形微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明的基于多智能體的分布式協(xié)調(diào)控制網(wǎng)絡(luò)；
[0024] 圖3是本發(fā)明的W微電源1為例的單元系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型；
[0025] 圖4是本發(fā)明的多智能體執(zhí)行兩種控制的具體流程；
[0026] 圖5是本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0028] 根據(jù)如圖1所示的環(huán)形直流微電網(wǎng)，構(gòu)建如圖2所示的兩等級(jí)多智能體分布式協(xié) 調(diào)控制網(wǎng)絡(luò)。微電網(wǎng)中每一個(gè)微電源單元系統(tǒng)都連接一個(gè)一級(jí)單元控制智能體，該智能體 基于本地單元系統(tǒng)信息執(zhí)行本地狀態(tài)反饋控制，目的是維持單元系統(tǒng)的母線電壓穩(wěn)定。然 而，由于母線電壓常常隨單元系統(tǒng)運(yùn)行狀況而改變，而環(huán)形微電網(wǎng)又不同于福射形網(wǎng)絡(luò)，其 中的每個(gè)微電源常常和幾個(gè)相鄰微電源通過傳輸線相連接，倘若一個(gè)微電源同時(shí)與相鄰幾 個(gè)微電源母線之間電壓出現(xiàn)偏差，會(huì)導(dǎo)致通過傳輸線流入或流出該微電源的電流過大，此 時(shí)僅依靠本地狀態(tài)反饋控制難W維持母線電壓穩(wěn)定，因而本方法在每一個(gè)一級(jí)單元控制智 能體上