CN105404176B - 基于组件的分布式能源多模态控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
基于组件的分布式能源多模态控制系统及其控制方法，所述控制系统包括：人机接口单元、能源设备模块、模态感知模块、模态切换策略模块和模态优化调度模块，本发明将分布式能源系统中包含的各类设备按区域或功能划分为组件，以组件为基本元素，通过组件之间控制信息的交互及组件功能的重构，建立具有多模态特征的分布式能源系统的控制硬件网络；在确定组件间的通讯方式并为组件提供模态映射、模态切换传输协议的基础上，提供模态转换的协同模态切换控制算法，以确定各组件的层级地位和对切换指令的响应方式，使各组件自发地形成模态转换所需的有序结构；通过模态优化调度，结合模态转换的平滑性指标，达到模态平滑转换与缩短模态转换时间之间平衡。
Description
技术领域
本发明属于分布式能源运行控制技术领域，具体涉及一种基于组件的分布式能源多模态控制系统及其控制方法。
背景技术
分布式能源系统中存在着许多控制难题。从控制理论与技术的角度，往往把这些难题归因于被控对象的内在特性，如时滞、非线性、参数摄动、通讯受限等。近年来，针对上述某个或某些特性展开的研究非常活跃，仿真及实验测试结果也能够验证这些研究成果的有效性。但是，在实际生产流程中，控制领域新理论和新方法的应用却不尽如人意。究其原因，一方面，复杂理论与方法的实施成本、与工业控制设备的兼容性、以及工程实施方案的缺失是重要的制约因素；另一方面，针对被控对象内在特性的研究成果往往只能解决特定工况的局部优化控制问题，而分布式能源系统中广泛存在的多种运行模态(Multi-mode)间的随机转换则是亟待解决的全局性控制难题。
分布式能源系统结构复杂，各个设备在不同工况下存在多种运行模态。以分布式风光互补能源系统为例，根据风能P、太阳能W的输入情况以及负载B的接入情况可以分为8种运行模态。
分布式风光互补能源系统具有以下多模态特性：(1)模态转换是系统层面的问题，相关设备功能及运行方式的改变具有关联性；(2)系统的运行模态及其主要组成设备的状态会根据工况和应用需求频繁转换；(3)模态转换的方向和时机具有随机性和不确定性；(4)模态转换需满足严格的相邻转换条件，且须遵守运行规程和相应的时序关系；(5)模态转换时会对系统运行的稳定性和主要设备的安全运行产生影响；(6)模态转换时往往需要大量的人工干预，自动控制系统的适应性差、投入率低。
对于复杂能源转换系统而言，模态切换往往具有双重随机性：既有来自能源供应侧的随机性，还有来自能源需求侧的随机性。如在上述风光互补发电系统中，风能P(供应侧)、太阳能W(供应侧)和负载B(需求侧)的随机变化正体现了这种双随机性的存在，此时即使有气象预报和负荷预测也很难为模态转换过程的平稳性和快速性提供足够的支持。
多模态过程控制属于系统层面的全局性控制问题，传统控制策略(PID控制、自适应控制、鲁棒控制等)往往难以满足控制要求，其原因可归纳为：(1)传统控制策略中采用的数学模型多基于对象内在特性建立，这类模型通常以集总参数方式建立，无法有效感知和表达系统运行模态的转换；(2)传统控制策略的设计通常是针对局部对象的动静态性能而非系统模态变换的平稳性和快速性，更侧重于偏差的快速消除，而不关注控制时序的调整；(3)各关键设备(主要被控对象)自身对于模态的转换是被动适应的，各设备之间缺乏必要的信息交互，协同性和自组织能力差。
发明内容
针对上述背景技术中提到的分布式能源系统的多模态运行特性带来的控制问题，本发明提供了一种基于组件的分布式能源多模态控制系统及其控制方法。
本发明从系统层面，将分布式能源系统中包含的各类设备按区域和功能划分为“组件”，以组件为基本元素建立具有层次结构的组件网络，可实现组件之间信息的交互及功能的重构；在确定组件间通讯方式的基础上，提供适应模态转换的切换控制算法，用以确定各组件对切换指令的响应方式，使各组件自发地形成模态转换所需的有序结构；通过模态优化调度，结合模态转换的平滑性指标，达到模态平滑转换与缩短模态转换时间之间的平衡。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于组件的分布式能源多模态控制系统，所述控制系统包括：人机接口单元、能源设备模块、模态感知模块、模态切换策略模块和模态优化调度模块，所述人机接口单元分别与所述模态切换策略模块和模态感知模块连接一端，所述模态切换策略模块和模态感知模块的另一端均与所述模态优化调度模块连接，所述模态优化调度模块还与所述能源设备模块一端连接，所述能源设备模块另一端与所述模态感知模块连接。
进一步的，所述能源设备模块包括：模态切换控制组件与多个子能源设备模块，所述子能源设备模块包括：能源设备组件、气象信息组件和状态信息组件，所述能源设备组件分别与所述气象信息组件和状态信息组件的一端连接，所述模态切换控制组件一端与所述模态优化调度模块连接，所述模态切换控制组件另一端分别与多个子能源设备模块中的能源设备组件连接，多个所述气象信息组件和状态信息组件的另一端均与所述模态感知模块连接。
进一步的，所述模态感知模块包括：模态感知器和模态信息库单元，所述模态信息库单元一端与所述人机接口单元连接，所述模态信息库单元另一端与所述模态感知器一端连接，所述模态感知器另一端分别与所述模态优化调度模块、气象信息组件、状态信息组件连接。
进一步的，所述模态切换策略模块包括：模态切换策略编辑器和模态切换策略库单元，所述模态切换策略编辑器一端与所述人机接口连接，所述模态切换策略编辑器另一端与所述模态切换策略库单元一端连接，所述模态切换策略库单元另一端与所述模态优化调度模块连接。
进一步的，所述模态优化调度模块包括：模态优化调度器和模态调度性能计算机，所述模态优化调度器分别与所述模态调度性能计算机、模态切换策略库单元、模态感知器、模态切换控制组件连接。
一种基于上述的分布式能源多模态控制系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：建立能源设备模块网络；
步骤2：建立模态信息库；
步骤3：建立模态切换策略库；
步骤4：优化调度策略；
步骤5：用户输入模态信息、模态控制策略及模态切换关系；
步骤6：生成/更新模态映射表；
步骤7：获取用户需求及实施模态信息，并判断是否为已知模态，是已知模态进行步骤8，否则返回步骤5；
步骤8：检测模态是否发生改变，模态发生改变进行步骤9，否则各组件继续按照当前模态运行；
步骤9：模态切换控制组件读取模态映射表，指导各组件进行模态切换；
步骤10：各组件进行模态切换，并计算切换过程的综合性能，更新状态映射表。
进一步的，所述步骤2为：通过人机界面，将各预设模态信息及模态切换关系输入模态感知模块，将分布式能源系统的多种模态信息及模态切换关系输入模态信息库单元。
进一步的，所述步骤3为：将步骤2中各模态的多种调度策略输入模态切换策略编辑器，同时预设出各调度策略对应的性能指标参数，形成完整的模态调度策略映射表，存储在模态切换策略库中，
各模态的调度策略包括：模态切换时各子能源设备模块的连接方式、模态切换时各子能源设备模块的切换时序、不同负载功耗情况下蓄电池和电网提供电能比例关系。
进一步的，所述步骤4为：模态优化调度器根据实时模态信息，在模态切换策略库单元中选取目标模态下综合性能最优的调度策略，传输至模态切换控制组件，模态切换控制组件根据最优调度策略中的能源设备组件连接方式及切换时序，对参与切换的能源设备组件进行调度，所述模态优化调度模块的系统性能数据包括：
模态切换请求阶段所需时间：T1＝tS+∑(tR+tC+tM)；
模态切换询问阶段所需时间：T2＝∑(tQ+tM)+∑tO；
模态切换指导阶段所需时间：T3＝∑(tI+tre)+∑tF；
系统模态切换时的综合性能指标为：
以上各性能数据中相关参数的定义如下：
tS表示气象信息组件的模态切换探测时间；
tR表示组件之间传递模态切换请求指令的时间；
tC表示状态信息组件进行状态检查所需时间；
tM表示设备组件进行模态映射所需时间；
tQ表示组件之间传递模态切换询问指令的时间；
tO表示组件之间传递模态切换允许指令的时间；
tI表示组件之间传递模态切换指导指令的时间；
tre表示设备组件进行功能重构所需时间；
tF表示组件之间传递模态切换完成指令的时间
T1、T2和T3分别是模态切换三个阶段所需时间；
Eij(t)为系统在切换过程中的跟踪误差向量；
Uij(t)为该过程的控制向量；
Q和R为用来权衡Eij(t)以及Uij(t)在目标函数J中重要程度的对称半正定加权矩阵。
附图说明
图1为本发明基于组件的分布式能源多模态控制系统结构示意图；
图2为分布式能源设备模块结构示意图；
图3为分布式能源系统8种运行模态及模态间相互转换示意图；
图4为本发明控制方法流程图示意图；
图5为组件无线通信网络连接示意图；
图6为模态切换请求阶段时序分析图；
图7为模态切换询问阶段时序分析图；
图8为模态切换指导阶段时序分析图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步说明。
【实施例1】如图1-2所示，一种基于组件的分布式能源多模态控制系统，所述控制系统包括：人机接口单元、能源设备模块、模态感知模块、模态切换策略模块和模态优化调度模块，所述人机接口单元分别与所述模态切换策略模块和模态感知模块连接一端，所述模态切换策略模块和模态感知模块的另一端均与所述模态优化调度模块连接，所述模态优化调度模块还与所述能源设备模块一端连接，所述能源设备模块另一端与所述模态感知模块连接。
所述能源设备模块包括：模态切换控制组件与多个子能源设备模块，所述子能源设备模块包括：能源设备组件、气象信息组件和状态信息组件，所述能源设备组件分别与所述气象信息组件和状态信息组件的一端连接，所述模态切换控制组件一端与所述模态优化调度模块连接，所述模态切换控制组件另一端分别与多个子能源设备模块中的能源设备组件连接，多个所述气象信息组件和状态信息组件的另一端均与所述模态感知模块连接，所述能源设备组件所述子能源设备模块是指具有某种功能、可以与系统中其他子能源设备模块互联以交换信息的功能单元。子能源设备模块必须至少具有一个输入通道和一个输出通道，且至少拥有可以完成一项任务的功能，且各子能源设备模块在任意时刻都可以获得系统的模态信息并协同工作，具有自组织能力。各子能源设备模块可以通过通讯网络和传输协议分享系统的所有模态信息，系统可以根据模态信息更改子能源设备模块之间的连接方式，所述能源设备组件包括但不限于：风力发电机、太阳能电池板、蓄电池组，所述气象信息组件包括但不限于：风速计、光照强度传感器、功率测量模块，所述状态信息组件包括但不限于：功率测量模块、电能检测模块。
所述模态感知模块包括：模态感知器和模态信息库单元，所述模态信息库单元一端与所述人机接口单元连接，所述模态信息库单元另一端与所述模态感知器一端连接，所述模态感知器另一端分别与所述模态优化调度模块、气象信息组件、状态信息组件连接，该模块用于感知系统模态并产生实时模态信息。通过人机界面，将各预设模态信息及模态切换关系输入模态信息库单元，形成模态判断规则。模态切换时，模态感知器从各气象信息组件及状态信息组件获取模态数据，并利用模态信息库单元中的模态判断规则确定系统当前模态及目标模态，形成实时模态信息供模态优化调度器调用。
所述模态切换策略模块包括：模态切换策略编辑器和模态切换策略库单元，所述模态切换策略编辑器一端与所述人机接口连接，所述模态切换策略编辑器另一端与所述模态切换策略库单元一端连接，所述模态切换策略库单元另一端与所述模态优化调度模块连接。该模块用于存储各模态的多种调度策略。通过人机界面，将各模态的多种调度策略输入模态切换策略编辑器，产生模态调度策略映射表，存储在模态切换策略库中。所述各模态的多种调度策略是指：在模态切换过程中，各模态切换至其他模态时的多种调度方式。不同的调度方式下，能源设备模块内的具体连接方式和切换时序不同，模态切换时系统的综合性能表现也不同。所述模态调度策略映射表不仅包括各模态的多种调度策略，还包括各调度策略对应的性能指标参数，不同运行状况下模态优化调度器会对该参数进行动态修正，以优化调度策略。
所述模态优化调度模块包括：模态优化调度器和模态调度性能计算机，所述模态优化调度器分别与所述模态调度性能计算机、模态切换策略库单元、模态感知器、模态切换控制组件连接。该模块用于计算模态切换时系统的综合性能并自动调度模态控制策略，实现模态切换时快速性与平滑性的平衡。模态切换时，模态优化调度器调用模态切换策略库单元中的模态调度策略映射表，选取控制性能最优的调度策略；切换完成后，模态调度性能计算机将计算切换过程中系统的综合性能，并将综合性能数据反馈至模态切换策略库单元，更新模态控制策略映射表。
如图4所示，一种基于组件的分布式能源多模态控制系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：建立能源设备模块网络。系统中各个模块之间通过无线通信网络相连接，所述模态切换控制组件由所述模态切换策略模块、模态优化调度模块、模态感知模块控制，位于通信网络拓扑结构的顶端；能源设备模块位于通信网络拓扑结构的中层，各子能源设备模块之间通过信息交互具有自组织能力；气象信息组件和状态信息组件位于通信网络拓扑结构的底层，分别用于获取气象信息和设备的状态信息，能源设备组件、气象信息组件和状态信息组件构成子能源设备模块。
在本实施例中，分布式能源系统组件网络的结构如图1所示，配套的能源设备模块如图2所示，所述模态切换控制组件由所述模态切换策略模块、模态优化调度模块、模态感知模块控制，模态切换控制算法流程图如图3所示；系统中的设备组件有太阳能电池板、垂直轴风力发电机和蓄电池组；系统中的气象信息组件是光照强度传感器和风速计；系统中的状态信息组件是功率测量模块和电能测量模块。
各模块通过无线通信网络相连接如图5所示，设备组件、气象信息组件和状态信息组件通过RS232接口与无线数传电台模块相连接；无线数传电台模块相应具有收发一体功能、传输距离为3-7km，需采用CRC检验，且具有组网通信模式，便于点对多点通信。模态切换控制组件先通过LAN或USB与数据采集记录仪相连接，数据采集记录仪再与无线数传电台模块连接；数据采集记录仪应是高速多通道的，测量部分采用ΔΣ型和A/D变压器，各通道需经光电隔离。
步骤2：建立模态信息库。通过人机界面，将各预设模态信息及模态切换关系输入模态感知模块，形成完整的模态判断规则，存储在模态信息库单元中，将分布式能源系统的多种模态信息及模态切换关系输入模态信息库单元，本实施例中：
模态1：初始状态无风能输入，无太阳能输入，蓄电池组未接入系统。存在风能输入时转化为模态5；存在太阳能输入时转化为模态3；接入蓄电池组时转化为模态2。
模态2：初始状态无风能输入，无太阳能输入，蓄电池组接入系统。存在风能输入时转化为模态6；存在太阳能输入时转化为模态4；未接入蓄电池组时转化为模态1。
模态3：初始状态无风能输入，有太阳能输入，蓄电池组未接入系统。存在风能输入时转化为模态7；无太阳能输入时转化为模态1；接入蓄电池组时转化为模态4；有风能输入而无太阳能输入时转化为模态5。
模态4：初始状态无风能输入，有太阳能输入，蓄电池组接入系统。存在风能输入时转化为模态8；无太阳能输入时转化为模态6；未接入蓄电池组时转化为模态3；无风能输入而有太阳能输入时转化为模态6。
模态5：初始状态有风能输入，无太阳能输入，蓄电池组未接入系统。无风能输入时转化为模态1；有太阳能输入时转化为模态7；接入蓄电池组时转化为模态6；无风能输入而有太阳能输入时转化为模态3。
模态6：初始状态有风能输入，无太阳能输入，蓄电池组接入系统。无风能输入时转化为模态2；有太阳能输入时转化为模态8；未接入蓄电池组时转化为模态5；有风能输入而无太阳能输入时转化为模态4。
模态7：初始状态有风能输入，有太阳能输入，蓄电池组未接入系统。无风能输入时转化为模态3；无太阳能输入时转化为模态5；接入蓄电池组时转化为模态8。无风能输入而无太阳能输入时转化为模态1。
模态8：初始状态有风能输入，有太阳能输入，蓄电池组接入系统。无风能输入时转化为模态4；无太阳能输入时转化为模态6；未接入蓄电池组时转化为模态7；无风能输入而无太阳能输入时转化为模态2。
如下表所示：
将以上信息输入模态信息库单元后，模态感知器从组件网络中的各气象信息组件及状态信息组件获取模态数据，并利用模态信息库中的模态判断规则确定系统当前模态及目标模态，形成实时模态信息供模态优化调度器调用。
步骤3：建立模态切换策略库。通过人机界面，将步骤2中各模态的多种调度策略输入模态切换策略编辑器。同时预设出各调度策略对应的性能指标参数，形成完整的模态调度策略映射表，存储在模态切换策略库中。
各模态的调度策略包括：模态切换时各子能源设备模块的连接方式、模态切换时各子能源设备模块的切换时序、不同负载功耗情况下蓄电池和电网提供电能比例关系等。模态的调度策略与分布式能源系统的具体实现方式有关。
系统首次运行时，各调度策略对应的性能指标参数可都预设为标准值。每次模态切换过程完成后，模态调度性能计算机根据模态切换时的系统参数计算出系统在模态切换时的综合性能指标，并更新模态切换策略库中所选策略的性能指标值。
通过人机界面，将各模态的调度策略以及对应的性能指标参数输入模态切换策略编辑器，产生模态调度策略映射表，进而形成完整的模态切换策略库。
步骤4：优化调度策略。模态优化调度器根据实时模态信息，在模态切换策略库单元中选取目标模态下综合性能最优的调度策略，传输至模态切换控制组件。模态切换控制组件根据最优调度策略中的能源设备组件连接方式及切换时序，对参与切换的能源设备组件进行调度。切换完成后，模态调度性能计算机根据模态切换时的系统参数计算出系统在模态切换时的综合性能指标，并通过模态优化调度器更新模态切换策略库中所选策略的性能指标值，更新模态控制策略映射表。
所述模态优化调度模块的系统性能数据包括：
模态切换请求阶段所需时间：T1＝tS+∑(tR+tC+tM)；
模态切换询问阶段所需时间：T2＝∑(tQ+tM)+∑tO；
模态切换指导阶段所需时间：T3＝∑(tI+tre)+∑tF；
系统模态切换时的综合性能指标为：
以上各性能数据中相关参数的定义如下：
tS表示气象信息组件的模态切换探测时间；
tR表示组件之间传递模态切换请求指令的时间；
tC表示状态信息组件进行状态检查所需时间；
tM表示设备组件进行模态映射所需时间；
tQ表示组件之间传递模态切换询问指令的时间；
tO表示组件之间传递模态切换允许指令的时间；
tI表示组件之间传递模态切换指导指令的时间；
tre表示设备组件进行功能重构所需时间；
tF表示组件之间传递模态切换完成指令的时间
T1、T2和T3分别是模态切换三个阶段所需时间；
Eij(t)为系统在切换过程中的跟踪误差向量；
Uij(t)为该过程的控制向量；
Q和R为用来权衡Eij(t)以及Uij(t)在目标函数J中重要程度的对称半正定加权矩阵。
本实施例中模态切换过程时序分析如图6-8所示。以模态6切换到模态8为例，根据该切换情景下的策略1，只需要光伏发电子系统进行功能重构，模态切换各阶段所需时间为：T1＝tS+(tR+tC+tM)＝12+(0.6+0.1+0.2)＝12.9s；
T2＝∑(tQ+tM)+∑tO＝(0.2+6)*3+0.1＝18.7s；
T3＝∑(tI+tre)+∑tF＝(0.1+25)+0.5＝25.6s；
该策略对应切换总时间为：T1+T2+T3＝47.2s
根据该切换情景下的策略2，为保证系统输出功率的稳定，需要储能子系统配合模态切换，即先从模态6切换时模态5，再到模态7，最后再到模态8。策略2 对应模态切换总时间为125.5s，但与策略1相比，可以减少输出功率波动，即性能指标中误差跟踪向量Eij(t)会显著降低。
步骤5：用户输入模态信息、模态控制策略及模态切换关系；
步骤6：生成/更新模态映射表；
步骤7：获取用户需求及实施模态信息，并判断是否为已知模态，是已知模态进行步骤8，否则返回步骤5；
步骤8：检测模态是否发生改变，模态发生改变进行步骤9，否则各组件继续按照当前模态运行；
步骤9：模态切换控制组件读取模态映射表，指导各组件进行模态切换；
步骤10：各组件进行模态切换，并计算切换过程的综合性能，更新状态映射表。
本发明的目的是基于外部参数(如光照强度、风速)和分布式能源系统的运行状态数据(如光伏发电子系统及风力发电子系统的输出电压、蓄电池组存储电能)，依据所构造的组件网络、综合性能指标和优化策略，提出一种基于组件的分布式能源多模态控制系统及优化调度方法，用以提高分布式能源系统的运行管理水平。
本发明的技术方案为：将分布式能源系统中包含的各类设备按区域或功能划分为组件，以组件为基本元素，通过组件之间控制信息的交互及组件功能的重构，建立具有多模态特征的分布式能源系统的控制硬件网络；在确定组件间的通讯方式并为组件提供模态映射、模态切换传输协议的基础上，提供模态转换的协同模态切换控制算法，用以确定各组件的层级地位和对切换指令的响应方式，使各组件自发地形成模态转换所需的有序结构；通过模态优化调度，结合模态转换的平滑性指标，达到模态平滑转换与缩短模态转换时间之间的平衡。
模态性能调度计算机根据两种切换策略对应的时间、误差跟踪向量和控制向量可计算出对应的性能指标J，从而更新模态控制策略映射关系表。通过多次模态切换过程，可选出最优切换策略。
本发明所述基于组件的分布式能源多模态控制系统的优化调度装置可基于嵌入式系统进行实现。
嵌入式系统具有较高的安全可靠性，可以长时间不间断运行，具有良好的可开发性，同时提供友好的用户界面。本发明所需的嵌入式系统除应包含通常的硬件配置、数据采集接口、嵌入式操作系统、嵌入式数据库、完整的图形屏幕、软件开发工具(包括编译器、连接器、调试器等)外还应具有一定的内部自检功能 (如系统自检、外围设备检测、电源检查、通信检查等)。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种基于组件的分布式能源多模态控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：人机接口单元、能源设备模块、模态感知模块、模态切换策略模块和模态优化调度模块，所述人机接口单元分别与所述模态切换策略模块和模态感知模块连接一端，所述模态切换策略模块和模态感知模块的另一端均与所述模态优化调度模块连接，所述模态优化调度模块还与所述能源设备模块一端连接，所述能源设备模块另一端与所述模态感知模块连接；
所述模态优化调度模块用于计算模态切换时系统的综合性能并自动调度模态控制策略，实现模态切换时快速性与平滑性的平衡；模态切换时，模态优化调度器调用模态切换策略库单元中的模态调度策略映射表，选取控制性能最优的调度策略；切换完成后，模态调度性能计算机将计算切换过程中系统的综合性能，并将综合性能数据反馈至模态切换策略库单元，更新模态控制策略映射表。
2.根据权利要求1所述的分布式能源多模态控制系统，其特征在于，所述能源设备模块包括：模态切换控制组件与多个子能源设备模块，所述子能源设备模块包括：能源设备组件、气象信息组件和状态信息组件，所述能源设备组件分别与所述气象信息组件和状态信息组件的一端连接，所述模态切换控制组件一端与所述模态优化调度模块连接，所述模态切换控制组件另一端分别与多个子能源设备模块中的能源设备组件连接，多个所述气象信息组件和状态信息组件的另一端均与所述模态感知模块连接。
3.根据权利要求2所述的分布式能源多模态控制系统，其特征在于，所述模态感知模块包括：模态感知器和模态信息库单元，所述模态信息库单元一端与所述人机接口单元连接，所述模态信息库单元另一端与所述模态感知器一端连接，所述模态感知器另一端分别与所述模态优化调度模块、气象信息组件、状态信息组件连接。
4.根据权利要求3所述的分布式能源多模态控制系统，其特征在于，所述模态切换策略模块包括：模态切换策略编辑器和模态切换策略库单元，所述模态切换策略编辑器一端与所述人机接口连接，所述模态切换策略编辑器另一端与所述模态切换策略库单元一端连接，所述模态切换策略库单元另一端与所述模态优化调度模块连接。
5.根据权利要求4所述的分布式能源多模态控制系统，其特征在于，所述模态优化调度模块包括：模态优化调度器和模态调度性能计算机，所述模态优化调度器分别与所述模态调度性能计算机、模态切换策略库单元、模态感知器、模态切换控制组件连接。
6.一种基于如权利要求1-4所述的分布式能源多模态控制系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：建立能源设备模块网络；
步骤2：建立模态信息库；
步骤3：建立模态切换策略库；
步骤4：优化调度策略；
步骤5：用户输入模态信息、模态控制策略及模态切换关系；
步骤6：生成/更新模态映射表；
步骤7：获取用户需求及实施模态信息，并判断是否为已知模态，是已知模态进行步骤8，否则返回步骤5；
步骤8：检测模态是否发生改变，模态发生改变进行步骤9，否则各组件继续按照当前模态运行；
步骤9：模态切换控制组件读取模态映射表，指导各组件进行模态切换；
步骤10：各组件进行模态切换，并计算切换过程的综合性能，更新状态映射表。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤2为：通过人机界面，将各预设模态信息及模态切换关系输入模态感知模块，将分布式能源系统的多种模态信息及模态切换关系输入模态信息库单元。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤3为：将步骤2中各模态的多种调度策略输入模态切换策略编辑器，同时预设出各调度策略对应的性能指标参数，形成完整的模态调度策略映射表，存储在模态切换策略库中，各模态的调度策略包括：模态切换时各子能源设备模块的连接方式、模态切换时各子能源设备模块的切换时序、不同负载功耗情况下蓄电池和电网提供电能比例关系。
9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤4为：模态优化调度器根据实时模态信息，在模态切换策略库单元中选取目标模态下综合性能最优的调度策略，传输至模态切换控制组件，模态切换控制组件根据最优调度策略中的能源设备组件连接方式及切换时序，对参与切换的能源设备组件进行调度，所述模态优化调度模块的系统性能数据包括：
模态切换请求阶段所需时间：T1＝tS+∑(tR+tC+tM)；
模态切换询问阶段所需时间：T2＝∑(tQ+tM)+Σt0；
模态切换指导阶段所需时间：T3＝∑(tI+tre)+∑tF；
系统模态切换时的综合性能指标为：
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以上各性能数据中相关参数的定义如下：
tS表示气象信息组件的模态切换探测时间；
tR表示组件之间传递模态切换请求指令的时间；
tC表示状态信息组件进行状态检查所需时间；
tM表示设备组件进行模态映射所需时间；
tQ表示组件之间传递模态切换询问指令的时间；
t0表示组件之间传递模态切换允许指令的时间；
tI表示组件之间传递模态切换指导指令的时间；
tre表示设备组件进行功能重构所需时间；
tF表示组件之间传递模态切换完成指令的时间
T1、T2和T3分别是模态切换三个阶段所需时间；
Eij(t)为系统在切换过程中的跟踪误差向量；
Uij(t)为该过程的控制向量；
Q和R为用来权衡Eij(t)以及Uij(t)在目标函数J中重要程度的对称半正定加权矩阵。
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| 基于MAS和Petri-net技术的新能源电网协调控制策略;朱涛 等;《电力系统保护与控制》;20150616;第43卷(第12期);第1-6页 * |
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