基于MAS的多微電網能量管理系統仿真方法技術方案

本發明專利技術基于MAS的多微電網能量管理系統仿真方法，其特征是：將多微電網能量管理系統劃分為本地管理層、微電網管理層和微電網協調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來建立多微電網能量管理系統仿真模型，同時設計了Agent通訊協議以完成各Agent之間的協作和約定；本地管理層、微電網管理層和協調管理層上不同的控制層內的Agent采用客戶端-服務器架構進行集成，形成了基于多代理技術的多微電網能量管理系統仿真平臺。本發明專利技術為不同的微電網控制策略和調度計劃提供了一種驗證方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種應用在微電網系統中的能量控制與管理系統仿真方法。
技術介紹
微電網通常由風能、太陽能和生物質能等可再生能源發電系統、燃料電池、微型燃氣輪機等清潔能源發電系統，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。微電網能量管理系統(EMS-MG)的目的是如何在滿足微電網中用戶的電負荷和熱負荷要求的前提下，維持微電網穩定運行，提高微電網內發電設備能源利用的效率；在此基礎之上，通過準確的天氣預測數據，提高微電網中風能、太陽能等可在生能源發電的利用率，減少利用傳統能源發電給環境帶來的污染。此外，還要保證微電網在不同運行模式過渡時的平穩轉換。相對于大電網傳統能量管理系統(EMS)，微電網能量管理系統面臨著許多新的挑戰。這主要是源于微電網的如下特征 1、發電單元的多樣性由于微電網中各發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、電儲能設備)、秒級(燃氣輪機、機械儲能)到分級(風力發電)，以及輸入能源(如風能、太陽能)的相關性、輸出能源(供電)的相關性更增加了微電網運行調度問題的復雜性，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，使得包含太陽能發電和風力發電單元的微電網系統的實際發電能力是隨機和波動的，使得系統能量調度與電力系統相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電單元的發電能力(短時、長時)，這將大大增加系統能量控制以及調度決策的復雜性。3、系統運行與控制模式的多態性正常狀態下微電網系統可以與電網并聯運行；一旦在電網出現故障時，微電網系統則要主動退出大電網，過渡到獨立運行模式，保持微電網內部的母線電壓幅值以及頻率的穩定。這種微電網系統運行與控制模式的多態性，使得常規能源的能量控制模型不再適用微電網系統，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系統的能量運行調度與能量調度決策是一個多目標、多變量、具有不確定性的動態復雜過程，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系統可靠、高效、靈活運行。上述方法的驗證需要提供有效、經濟的手段，但迄今沒有相關技術的公開報導。
技術實現思路
本專利技術是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種基于MAS的多微電網能量管理系統仿真方法，針對多能源微電網系統的能量控制與管理系統仿真問題，提供一種基于MAS的能量控制與管理模型，來實現多能源微電網系統能量控制與管理系統的仿真，為不同的微電網控制策略和調度計劃提供一種驗證工具。本專利技術為解決技術問題采用如下技術方案本專利技術基于MAS的多微電網能量管理系統仿真方法的特點是將多微電網能量管理系統劃分為本地管理層、微電網管理層和微電網協調管理層三個不同的層次；所述本地管理層用于管理微電網中的微電源使其按已有計劃正常工作，實時滿足供需平衡，維持頻率穩定；所述微電網管理層通過微電源的協調控制，孤網運行時減少微電網電壓及頻率偏差幅度，并網運行時減少公共電網耦合節點的交換功率與計劃值的偏差，并且實現微網內的經濟調度，提高可再生能源在微電網中的利用比例及充分利用發電中產生的熱能；所述微電網協調管理層通過整個微電網控制，完成多個微電網間的協作目標或大電網的控制目標，并且在微電網故障時切換微電網運行，協調微電網內各個微電源使微電網過渡平穩；所述本地管理層、微電網管理層和微電網協調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來建立多微電網能量管理系統仿真模型，所述本地管理層、微電網管理層和微電網協調管理層上的Agent的角色和功能定義如下I)本地管理層，其設有單元模型Agent、狀態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能量管理系統提供微電網動態運行的數字仿真計算數據；b)、所述狀態Agent，其實時監控本地設備的狀態，包括微電網發電設備的輸出功率、輸出電壓和輸出頻率以及分布式發電單元、儲能單元或負載單元所連接微電網母線的電流、電壓和頻率的信息，所述狀態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，其根據微電網管理層的決策指令以及所述狀態Agent提供的本地設備的狀態，按照所設計的微電網控制器算法，實現對分布式發電單元、儲能單元的有功、無功功率進行管理，對負荷實現相應的需求側管理，并且在線路出現故障時，對本地設備進行保護動作；所述本地設備為連接至微電網電氣網絡不同節點的微電源、接觸器、斷路器以及負荷單元；所述微電源包含光伏發電系統，風力發電系統，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與微電網管理層的Agent之間的信息交換；2)微電網管理層，其設有微電網數據采集SCADA Agent、協調控制Agent、經濟優化調度Agent、潮流分析Agent、能量預測Agent和歷史故障分析Agent a)、所述SCADA Agent，其通過遠端數據采集單元(RTU)收集微電網內設備的狀態和運行數據，同時向低層控制單元定向下發來自微電網中央控制器的設定控制命令，對微電網中的設備的實時運行狀態進行監控；b)、所述協調控制Agent，其根據SCADAAgent獲得的微電網實時運行狀態數據修改本地各設備的發電計劃，通過設定微電網中可調度設備的功率和電壓運行的參考點，使微電網頻率穩定，功率平衡以達到微電網內自動發電協調協調控制的目的，并且實現微電網整體效益最大，微電網網損最低的微電網管理目標；c)、所述經濟調度Agent，其根據潮流的優化和經濟性原則，對可再生能源的超短期預測以及微電網中發電設備的投標信息，應用多因子評價方法基礎上的合同網協調、市場競標機制和粒子群算法，制定微電網內的各發電單元未來24小時的經濟協調調度計劃，對微電網的運行進行經濟性優化；d)、所述潮流分析Agent，其根據SCADA Agent收集的數據和對網絡拓撲的分析，對微電網內的潮流進行計算分析，并且對微電網中的潮流進行優化，以減少線路上的損耗，在保證整個微電網的穩定性的同時，使其經濟性達到最優；e)、所述能量預測Agent，其根據發電的歷史數據和天氣預測數據對可再生能源發電的電站進行能量的超短期預測；并從實時數據庫和歷史數據庫中分析數據，利用強化學習算法，不斷地對自己的預測值進行優化；f)、所述歷史故障分析Agent，其對整個微電網運行中出現的故障進行分析，避免下一次控制器又采取相同的命令引發故障；3)微電網協調管理層，其設有靜態開關Agent和微電網運行Agent a)、靜態開關Agent，其監測微電網與區域電網聯絡接口的狀態，當區域電網發生故障或者恢復故障時，切換微電網的運行狀態；b)、微電網運行Agent，其代表系統運行層協調微電網之間或微電網與區域電網之間的協作，將微電網作為一個統一個體參加區域電網的電力市本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于MAS的多微電網能量管理系統仿真方法，其特征是：將多微電網能量管理系統劃分為本地管理層、微電網管理層和微電網協調管理層三個不同的層次；所述本地管理層用于管理微電網中的微電源使其按已有計劃正常工作，實時滿足供需平衡，維持頻率穩定；所述微電網管理層通過微電源的協調控制，孤網運行時減少微電網電壓及頻率偏差幅度，并網運行時減少公共電網耦合節點的交換功率與計劃值的偏差，并且實現微網內的經濟調度，提高可再生能源在微電網中的利用比例及充分利用發電中產生的熱能；所述微電網協調管理層通過整個微電網控制，完成多個微電網間的協作目標或大電網的控制目標，并且在微電網故障時切換微電網運行，協調微電網內各個微電源使微電網過渡平穩；所述本地管理層、微電網管理層和微電網協調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來建立多微電網能量管理系統仿真模型，所述本地管理層、微電網管理層和微電網協調管理層上的Agent的角色和功能定義如下：1)本地管理層，其設有單元模型Agent、狀態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能量管理系統提供微電網動態運行的數字仿真計算數據；b)、所述狀態Agent，其實時監控本地設備的狀態，包括微電網發電設備的輸出功率、輸出電壓和輸出頻率以及分布式發電單元、儲能單元或負載單元所連接微電網母線的電流、電壓和頻率的信息，所述狀態Agent一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，其根據微電網管理層的決策指令以及所述狀態Agent提供的本地設備的狀態，按照所設計的微電網控制器算法，實現對分布式發電單元、儲能單元的有功、無功功率進行管理，對負荷實現相應的需求側管理，并且在線路出現故障時，對本地設備進行保護動作；所述本地設備為連接至微電網電氣網絡不同節點的微電源、接觸器、斷路器以及負荷單元；所述微電源包含光伏發電系統，風力發電系統，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與微電網管理層的Agent之間的信息交換；2)微電網管理層，其設有微電網數據采集SCADA?Agent、協調控制Agent、經濟優化調度Agent、潮流分析Agent、能量預測Agent和歷史故障分析Agent：a)、所述SCADA?Agent，其通過遠端數據采集單元（RTU）收集微電網內設備的狀態和運行數據，同時向低層控制單元定向下發來自微電網中央控制器的設定控制命令，對微電網中的設備的實時運行狀態進行監控；b)、所述協調控制Agent，其根據SCADA?Agent獲得的微電網實時運行狀態數據修改本地各設備的發電計劃，通過設定微電網中可調度設備的功率和電壓運行的參考點，使微電網頻率穩定，功率平衡以達到微電網內自動發電協調協調控制的目的，并且實現微電網整體效益最大，微電網網損最低的微電網管理目標；c)、所述經濟調度Agent，其根據潮流的優化和經濟性原則，對可再生能源的超短期預測以及微電網中發電設備的投標信息，應用多因子評價方法基礎上的合同網協調、市場競標機制和粒子群算法，制定微電網內的各發電單元未來24小時的經濟協調調度計劃，對微電網的運行進行經濟性優化；d)、所述潮流分析Agent，其根據SCADA?Agent收集的數據和對網絡拓撲的分析，對微電網內的潮流進行計算分析，并且對微電網中的潮流進行優化，以減少線路上的損耗，在保證整個微電網的穩定性的同時，使其經濟性達到最優；e)、所述能量預測Agent，其根據發電的歷史數據和天氣預測數據對可再生能源發電的電站進行能量的超短期預測；并從實時數據庫和歷史數據庫中分析數據，利用強化學習算法，不斷地對自己的預測值進行優化；f)、所述歷史故障分析Agent，其對整個微電網運行中出現的故障進行分析，避免下一次控制器又采取相同的命令引發故障；3)微電網協調管理層，其設有靜態開關Agent和微電網運行Agent：a)、靜態開關Agent，其監測微電網與區域電網聯絡接口的狀態，當區域電網發生故障或者恢復故障時，切換微電網的運行狀態；b)、微電網運行Agent，其代表系統運行層協調微電網之間或微電網與區域電網之間的協作，將微電網作為一個統一個體參加區域電網的電力市場調度，并根據自身發電能力的大小和區域電力市場價格決定下一階段的總體策略。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：茆美琴，杜燕，汪海寧，張健，蘇建徽，張國榮，金鵬，
申請(專利權)人：合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：