多代理系统在微电网中的应用研究

发布时间：2020-07-27 07:33

【摘要】：微电网集成了可再生能源发电设备、储能设备以及可控电源,能够高效地利用清洁能源,并同时拥有稳定的对外特性。持续供电的能力、较高的可扩展性和运行灵活性使其在现阶段能够满足可再生能源发电设备与大电网联网运行的需求,并为未来智能电网的发展打下硬件基础。因此微电网是一种完成度很高的可再生能源集成方案,拥有光明的未来;多代理系统是一种新型的智能体集合,可以在拓扑结构上对微电网中的设备进行完全覆盖,其运行模式的切换能力能够满足微电网的多种需求,而分布式计算能力能够在未来实现更智能的微电网功能。因此,以多代理系统为基本功能平台,开发优良的各类功能,将会促进微电网和智能电网技术的发展。本文以微电网的实际运行场景为出发点,针对多代理平台开发并改进了用于解决微电网基本和高级需求的多种功能,取得的主要研究成果包括:(1)设计了包含代理模块化基础功能集、Debug工具包和自动化数据处理三大部分的完整多代理功能开发和实验系统,为各项基础功能的维护和扩展提供便捷的入口,大大降低了多代理复合功能开发和Debug的难度与耗时,并赋予系统自动处理数据和进行重复实验的能力。此系统的建立是后续各章节方法实现的基础,为本文的研究提供了有力的工具。(2)将泰勒级数的理念用于降低物理量跟踪时的误差,并依照这一原理基于现有的采样系统为多代理平台全新设计了高实时性的跟踪功能,能够对微电网中包含多重同类分量的物理量总量进行实时跟踪。在此方法中,设备代理向上层代理上传物理量变化速度的增量,上层代理实时地模拟此物理量的变化过程,此举有效地降低了跟踪时的信息传递数量;同时,设备代理和上层代理同步监控并修正误差,最终实现准确的物理量跟踪。仿真结果表明此跟踪方法的实时准确性远高于直接上报变化量的传统方法。此方法是一种通用的工具,可以为多代理平台的各种实时控制提供准确的信息来源,有效提升控制的性能。(3)提出了一种基于多代理平台的高性能微电网有功功率协调控制方法,最大程度降低了协调控制过程中功率不平衡对微电网的损害。功率不平衡出现后,多代理系统立刻命令储能设备快速介入,尽力平抑不平衡;同时,所有可控电源也将接到调度指令以最大速度增加或降低有功出力。当微电网进入有功平衡状态后,储能设备代理通过实时跟踪所有可控电源总有功出力的变化,实现储能设备和可控电源出力的此消彼长,而微电网中依然保持有功平衡,并最终令储能设备无缝退出运行,完成协调控制。仿真结果表明,此方法的控制性能高于传统的协调控制流程,有效地降低了微电网在协调过程中受到的伤害。(4)利用多代理系统的分层运算能力为其量身定制了一套全新的微电网运行成本率(单位时间内产生的成本)优化算法。此算法不仅能快速得到高质量的运算结果,还兼容各类型成本率函数。在每轮计算中,可控电源代理不断查询各可能的出力变化区间的有功功率增长平均成本率,并最终筛选出本地平均成本率最优的有功功率变化量并将其发送给信息搜集代理;在汇总了这些信息后,信息搜集代理在这些本地最优选择中选出全局平均成本率最优的功率增长量;以上过程不断循环,并最终进入功率平衡状态。在此状态下,信息搜集代理还将进行微调,使得各个可控电源的出力不断此消彼长,但总量保持恒定,最终引导微电网运行于成本率最低的状态。仿真结果表明此方法的运算速度、运算结果质量和对不同类型成本率函数的兼容性均优于遗传算法和内点法,为微电网中频繁的成本率优化需求提供了一个实用的解决方案。(5)提出了一种开放售电的微电网场景中多代理平台快速优选市场纳什均衡点的方法,令微电网在经历了市场环境波动后能快速提供稳定、优质的服务。此方法首先改进了牛顿迭代法,使其能够进行分布式运算,求解各发电设备利润函数偏导数为0的方程组;同时针对可行解空间中的奇点设置了降维纳什均衡点的计算,配合带有一定随机性的方向性搜索方法,实现全局纳什均衡点的优选。仿真结果表明此方法运算速度快,不同场景中计算结果的横向对比显示零售电价和零售电功率的变化规律符合开放市场的竞争特性。此方法为微电网中电力市场纳什均衡状态的计算提供了一个实用的解决方案。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM732
【图文】：

示意图,有功功率,设备,示例

第四章孤岛模式下微电网中基于 MAS 的高性能有功功率协调控制方法本节以一个简单的实例来说明 4.2.2 节中描述的有功功率协调控制的总体流图 4.3 中的微电网为例，其中含有 2 个 CG，2 个储能设备，1 个可再生能源装置和若干负荷。此图中所展示的任一功率曲线均是对应设备相对于其在 0 吸收或发出有功功率的变化量。在 t1时刻以前，微电网中有功功率处于供需状态，此时所有设备的功率变化量均为 0。

【参考文献】