CN103730891A - 一种基于多智能体的微电网运行控制方法 - Google Patents

一种基于多智能体的微电网运行控制方法 Download PDF

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陈颖
葛愿
余诺
汪石农
方航
殷凤媛
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本发明公开了一种基于多智能体的微电网运行控制方法，以电价作为微电网运行的主要参考指标，将微电网中的可再生能源发电装置、负载、汽轮机、电池、控制器等分别抽象成一个个智能体，从而构成一个分散的多智能体系统。在这个系统中，负载智能体扮演消费者（或买家）角色，可再生能源发电装置智能体和汽轮机智能体扮演生产者（或卖家）角色，电池智能体扮演产销者（或买卖者）角色，控制器多智能体扮演定价者角色，即由控制器决定峰谷电价以及是否向主干网购电或售电。基于电价、运行成本和负载需求，各个智能体之间通过协商进行调整，从而实现微电网的智能运行。

Description

一种基于多智能体的微电网运行控制方法
技术领域
本发明涉及电力数据系统领域，具体为一种基于多智能体的微电网运行控制方法。
背景技术
随着国民经济的发展，用电需求不断快速增长，主要建设都集中在火电、水电和核电站等大型集中电源，以及超高压远距离输送电网上。但是，随着电网规模不断增大，超大规模电力系统弊端日渐显露，成本高，运行难度大，难以适应用户越来越高安全性和可靠性的要求以及多变的供电需求。尤其在近几年发生大规模大范围停电事故，凸出了传统大电网的脆弱性，主要表现在：（1）大电网中任何一处异常或者故障都有可能影响整个电网，甚至带来电网瘫痪或电网崩溃；（2）大电网不能智能、灵活的跟踪电网负荷变化，随着负荷谷峰差增大，电网负荷率正在下降，导致发电及输电设备利用率都有下降趋势。（3）一些偏远山区或地区，由于架设输电设备成本过大或者自然条件限制，导致供电不理想。
在严峻环境问题和未来能源安全供应要求下，促使人们实施能源阶梯，小规模分布式发电系统来适应复杂用电条件的要求。
分布式新能源微电网接入配电网，会对电网结构产生很大的影响。因此要将对包括微电网在内的电网进行重新规划，为了保证电网正常运行和经济运行，要解决电网进行负荷优化、变电站优化以及无功电源优化等问题以及微网接入点、接入容量优化等新问题，必须进行大量的数字运算。目前，现有计算机技术，在电力系统中采用的方法是根据经验将现有网络等值简化，再进行在线计算或者离线计算，这种方法不能保证计算的实时性和准确性。同时，对包含大量分布式电源的智能电网，由于存在大量数据信息，传统集中调度控制方式，难以有效实现对各电源以及负荷有效控制，而日趋成熟的多智能体系统作为电力系统的分布式控制提供了有效解决方案。鉴于智能体自主性、反应性等多方面优点，能充分实现对电力系统职能管理和无人调度。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于多智能体的微电网运行控制方法，以解决包含大量分布式电源微电网运行控制问题，协调整个电网安全、稳定、经济、可靠的运行。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种基于多智能体的微电网运行控制方法，其特征在于：以电价作为微电网运行的主要参考指标，将微电网中的可再生能源发电装置、负载、汽轮机、电池、控制器分别抽象成多个智能体，从而构成一个分散的多智能体系统，在多智能体系统中，负载智能体扮演消费者或买家角色，可再生能源发电装置智能体和汽轮机智能体扮演生产者或卖家角色，电池智能体扮演产销者或买卖者角色，控制器多智能体扮演定价者角色，即由控制器决定峰谷电价以及是否向主干网购电或售电，基于电价、运行成本和负载需求，各个智能体之间通过协商进行调整，从而实现微电网的智能运行。
所述的一种基于多智能体的微电网运行控制方法，其特征在于：负载智能体扮演消费者或买家角色，以实现根据历史数据和当地天气对下一供电周期的负荷进行预测功能，同时与控制器多智能体通信，传递电力购买的信息。
所述的一种基于多智能体的微电网运行控制方法，其特征在于：可再生能源发电装置智能体和汽轮机智能体扮演生产者或卖家角色，以实现根据历史数据和当地天气预测对下一供电周期电力产能的预测，同时与控制器多智能体通信，传递电力购买需求、电量和电力价格的信息。
所述的一种基于多智能体的微电网运行控制方法，其特征在于：电池智能体扮演产销者或买卖者角色，以实现对电池状态的测量，同时与控制器多智能体通信，传递电力出售或者购买价格、电量以及购买地的信息。
所述的一种基于多智能体的微电网运行控制方法，其特征在于：控制器多智能体扮演定价者角色，以实现对各智能体的控制和信息处理，做出准确预测，以确定卖家智能体的供电电量以及相应价格，通知买家购买电量、购买地以及相应价格。
所述的一种基于多智能体的微电网运行控制方法，其特征在于：各智能体与控制器多智能体之间通过如下过程实现对电网电价、电量和购买地的动态管理：
（1）、控制器多智能体以一定时间频率向微电网中各智能体发布投标信息；
（2）、所有在微电网中扮演卖家、买家、产销者的多智能体在接受到控制器多智能体的信息后，回应相关电力出售或者购买信息，包括相应电量和价格；
（3）、控制器智能体在接收到各多智能体相应信息后，通过控制时间来安排与各智能体协商过程的进行，已满足各智能体要求，保证微电网的安全、稳定、有序、可靠运行；
（4）、获得整个微电网信息后，控制器智能体根据微电网历史数据和现有状态，做出相应操作决策，并将决策信息发布给微电网中可再生能源多智能体和电池多智能体；
（5）、可再生能源多智能体和电池多智能体在接收到控制器智能体的指令后，根据历史数据和自身现在状态做出决定，是否响应控制器智能体的指令要求，在响应情况下，发给控制器智能体接受指令，否则，发出拒绝指令；
（6）、控制器智能体收到来自可再生能源多智能体和电池多智能体的接收/拒绝指令。微电网电力不足时，控制器智能体会向大电网购买电力，以满足微电网电力需求。
本发明与现有的技术相比，具有如下优点：
（1）基于多智能体技术，本发明能够对微电网大量数据进行及时处理，能够充分保证计算实时性和准确性。
（2）针对包含大量分布式电源的微电网，本发明采用多智能体技术，能够实现对微电网全局的管理，并提供与大电网并网功能，降低了微电网出现故障导致电网瘫痪的可能，合理调度和控制微电网中各种设备的工作状态和方式，保证微电网安全、稳定、经济、可靠的工作。
（3）与传统电网调度和控制技术相比，本发明根据用电谷峰不同时刻，采用不同电力价格，带来直接社会效益；并且能够根据不同负荷谷峰差，调节微电网各个智能体设备的售卖、购买以及负荷情况，实现微电网全面调度和控制，降低微电网负荷率，提高设备利用率。
附图说明
图1为本发明微电网系统结构模型。
图2为本发明控制器多智能体数据流程图。
具体实施方式
一种基于多智能体的微电网运行控制方法，以电价作为微电网运行的主要参考指标，将微电网中的可再生能源发电装置、负载、汽轮机、电池、控制器分别抽象成多个智能体，从而构成一个分散的多智能体系统，在多智能体系统中，负载智能体扮演消费者或买家角色，可再生能源发电装置智能体和汽轮机智能体扮演生产者或卖家角色，电池智能体扮演产销者或买卖者角色，控制器多智能体扮演定价者角色，即由控制器决定峰谷电价以及是否向主干网购电或售电，基于电价、运行成本和负载需求，各个智能体之间通过协商进行调整，从而实现微电网的智能运行。
负载智能体扮演消费者或买家角色，以实现根据历史数据和当地天气对下一供电周期的负荷进行预测功能，同时与控制器多智能体通信，传递电力购买的信息。
可再生能源发电装置智能体和汽轮机智能体扮演生产者或卖家角色，以实现根据历史数据和当地天气预测对下一供电周期电力产能的预测，同时与控制器多智能体通信，传递电力购买需求、电量和电力价格的信息。
电池智能体扮演产销者或买卖者角色，以实现对电池状态的测量，同时与控制器多智能体通信，传递电力出售或者购买价格、电量以及购买地的信息。
控制器多智能体扮演定价者角色，以实现对各智能体的控制和信息处理，做出准确预测，以确定卖家智能体的供电电量以及相应价格，通知买家购买电量、购买地以及相应价格。
各智能体与控制器多智能体之间通过如下过程实现对电网电价、电量和购买地的动态管理：
（1）、控制器多智能体以一定时间频率向微电网中各智能体发布投标信息；
（2）、所有在微电网中扮演卖家、买家、产销者的多智能体在接受到控制器多智能体的信息后，回应相关电力出售或者购买信息，包括相应电量和价格；
（3）、控制器智能体在接收到各多智能体相应信息后，通过控制时间来安排与各智能体协商过程的进行，已满足各智能体要求，保证微电网的安全、稳定、有序、可靠运行；
（4）、获得整个微电网信息后，控制器智能体根据微电网历史数据和现有状态，做出相应操作决策，并将决策信息发布给微电网中可再生能源多智能体和电池多智能体；
（5）、可再生能源多智能体和电池多智能体在接收到控制器智能体的指令后，根据历史数据和自身现在状态做出决定，是否响应控制器智能体的指令要求，在响应情况下，发给控制器智能体接受指令，否则，发出拒绝指令；
（6）、控制器智能体收到来自可再生能源多智能体和电池多智能体的接收/拒绝指令。微电网电力不足时，控制器智能体会向大电网购买电力，以满足微电网电力需求。
如图1所示，本发明为一种多智能体的微电网运行控制方法，本发明中控制器多智能体基本功能是实现与大电网并网。控制器多智能体向全局发布相应投标信息，在接收到微电网中其他角色智能体发来的信息后，做出决策，并控制协商过程进行。在分析电网全局状后，控制器智能体根据历史数据，向可再生能源智能体和电池智能体发出微电网输送电力的指令，根据反馈信息、历史数据和自身状态做出决策。
如图2所示，本发明中控制器多智能体在微电网处于正常工作状态的数据流程。微电网开始正常工作，在收集到各个多智能体的信息后，通过历史数据和现有微电网状态，判断能否实现分布式电源智能体的需求。在能响应需求的情况下，控制器智能体通过控制时间节点组织协调过程来实现分布式电源智能体的需求；不能响应需求的情况下，控制器智能体向可再生能源智能体和电池智能体发出供电指令，可再生能源智能体和电池智能体收到后，根据历史数据和自身现有状态决定是否执行供电指令。在执行指令的情况下，控制器智能体组织协商过程的进行；不执行指令的情况下，控制器智能体向大电网组织购买电力，保证微电网的稳定、安全运行。

Claims (6)

1.一种基于多智能体的微电网运行控制方法，其特征在于：以电价作为微电网运行的主要参考指标，将微电网中的可再生能源发电装置、负载、汽轮机、电池、控制器分别抽象成多个智能体，从而构成一个分散的多智能体系统，在多智能体系统中，负载智能体扮演消费者或买家角色，可再生能源发电装置智能体和汽轮机智能体扮演生产者或卖家角色，电池智能体扮演产销者或买卖者角色，控制器多智能体扮演定价者角色，即由控制器决定峰谷电价以及是否向主干网购电或售电，基于电价、运行成本和负载需求，各个智能体之间通过协商进行调整，从而实现微电网的智能运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于多智能体的微电网运行控制方法，其特征在于：负载智能体扮演消费者或买家角色，以实现根据历史数据和当地天气对下一供电周期的负荷进行预测功能，同时与控制器多智能体通信，传递电力购买的信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于多智能体的微电网运行控制方法，其特征在于：可再生能源发电装置智能体和汽轮机智能体扮演生产者或卖家角色，以实现根据历史数据和当地天气预测对下一供电周期电力产能的预测，同时与控制器多智能体通信，传递电力购买需求、电量和电力价格的信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于多智能体的微电网运行控制方法，其特征在于：电池智能体扮演产销者或买卖者角色，以实现对电池状态的测量，同时与控制器多智能体通信，传递电力出售或者购买价格、电量以及购买地的信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于多智能体的微电网运行控制方法，其特征在于：控制器多智能体扮演定价者角色，以实现对各智能体的控制和信息处理，做出准确预测，以确定卖家智能体的供电电量以及相应价格，通知买家购买电量、购买地以及相应价格。
6.根据权利要求1所述的一种基于多智能体的微电网运行控制方法，其特征在于：各智能体与控制器多智能体之间通过如下过程实现对电网电价、电量和购买地的动态管理：
（1）、控制器多智能体以一定时间频率向微电网中各智能体发布投标信息；
（2）、所有在微电网中扮演卖家、买家、产销者的多智能体在接受到控制器多智能体的信息后，回应相关电力出售或者购买信息，包括相应电量和价格；
（3）、控制器智能体在接收到各多智能体相应信息后，通过控制时间来安排与各智能体协商过程的进行，已满足各智能体要求，保证微电网的安全、稳定、有序、可靠运行；
（4）、获得整个微电网信息后，控制器智能体根据微电网历史数据和现有状态，做出相应操作决策，并将决策信息发布给微电网中可再生能源多智能体和电池多智能体；
（5）、可再生能源多智能体和电池多智能体在接收到控制器智能体的指令后，根据历史数据和自身现在状态做出决定，是否响应控制器智能体的指令要求，在响应情况下，发给控制器智能体接受指令，否则，发出拒绝指令；
（6）、控制器智能体收到来自可再生能源多智能体和电池多智能体的接收/拒绝指令，
微电网电力不足时，控制器智能体会向大电网购买电力，以满足微电网电力需求。
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