一种智能电网多智能体多目标一致性优化方法技术

本发明专利技术公开了一种智能电网多智能体多目标一致性优化方法，其特征是：根据智能电网多智能体协同控制因素的系统的特点，分析不同电力元件的不同典型特征，以及各自所提出的目标要求，当目标多样时选取恰当的目标函数获取优化运行控制方式与参数，确保系统运行时的可靠性和经济性，并验证优化运行策略的有效性。本发明专利技术不仅能根据电力网和负荷特性，建立多智能体的优化模型，利用多智能体理论研究考虑部分信息共享的分布式出力优化算法，还能根据不同的通信拓扑分析算法的收敛性，对算例进行仿真分析并研究提高分布式算法收敛性的相关技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能电网优化协调调度
，涉及一种多智能体多目标协调控制的智能电网优化运行策略，具体涉及一种智能电网多智能体多目标一致性优化方法。
技术介绍
智能电网是人工智能的一个重要分支，是20世纪末至21世纪初国际上人工智能的前沿学科。随着计算机技术、人工智能理论、控制理论的快速发展以及对现代科学的不断探索，智能电网已成为不同学科领域研究的热点问题之一。智能电网的分布式协同控制对提高配电网可靠性、改善电能质量、提高配电网运行经济性、优化配电网运行安排等都具有十分重要的意义。功率平衡控制，即实时经济调度，是电力系统运行中的一个基本问题，它是指发电机和柔性负荷在满足一系列运行约束的条件下，使整个电力系统运行的经济效益最大化的优化问题。传统上采用集中优化技术来解决经济调度问题，其中包括经典优化方法和现代人工智能方法。然而，当采用集中优化方法时，系统需要调度中心发布指令调度整个系统中所有的发电机和柔性负荷，调度中心需要与每一个调度对象进行信息交互。并且，柔性负荷的广泛渗透以及电力元件需要的“即插即用”技术将会使电力网和通信网拓扑结构多变，导致集中优化方法需要较高的通信拓扑建设成本。因此，需要适应性更强的优化算法，在通信受限和不可靠甚至调度中心失效的情况下仍能有效地运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种智能电网多智能体多目标一致性优化方法，根据网荷互动要求，结合不同类型智能电网多智能体特性，从智能电网多智能体多目标系统一致性的角度建立协调控制模型。本专利技术不仅能根据电力网和负荷特性，建立多智能体的优化模型，利用多智能体理论研究考虑部分信息共享的分布式出力优化算法，还能根据不同的通信拓扑分析算法的收敛性，对算例进行仿真分析并研究提高分布式算法收敛性的相关技术。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种智能电网多智能体多目标一致性优化方法，其特征在于，根据智能电网多智能体协同控制因素的系统的特点，分析不同电力元件的不同典型特征，以及各自所提出的目标要求，当目标多样时选取恰当的目标函数获取优化运行控制方式与参数，确保系统运行时的可靠性和经济性，并验证优化运行策略的有效性；其实施步骤包括：步骤1，根据电力系统网络结构，建立基于MATLAB与NETLOGO的联合仿真平台，其中，在MATLAB中建立电力系统元件模型，在NETLOGO中定义代表电力系统元件的智能体通用模块，同时，搭建MATLAB和NETLOGO之间的数据交换接口模块实现信息交互；步骤2，针对各种负荷类型，分别根据负荷基准量、电价，以及对应负荷的各目标的目标倾向度，建立分别对应于各种负荷和电源类型的负荷-电价响应特性模型；所述的负荷包括刚性负荷和柔性负荷，所述的电源包括分布式电源和储能元件；其中，刚性负荷是指不参与电网互动的负荷，柔性负荷是指参与电网互动的负荷；步骤3，根据所述步骤2中建立的分别对应各种负荷类型的负荷-电价响应特性模型，分别获得各个负荷的各个目标的目标函数；并且分别针对各个负荷，将负荷的各个目标的目标函数进行加权处理，分别获得对应各个负荷的总目标函数；步骤4，将所述的各个负荷随机分布在NETLOGO三维层面上，获得各个负荷的初始策略；针对NETLOGO三维层面中的网络节点，随机设定电价，并且建立负荷代理；步骤5，以所述各个负荷的初始策略作为负荷基准量，分别针对各个负荷的各个目标的目标倾向度，采用+i或-i的方式分别获得各个负荷对应的策略，并结合各个负荷的初始策略构成各个负荷的策略集；所述的i为每一步迭代步长，所述的步是指电价每变动一次，负荷的策略相应变化一次；步骤6，采用多智能体多目标协调控制的智能电网一致性优化算法,分别对各个负荷的总目标函数进行优化协调运算，并分别选择获得各个负荷对应其最大总目标函数值的策略，作为各个负荷的优选策略；令xi表示电力元件的状态，根据一致性协议，当且仅当网络拓补中所有的结点的状态值都相等时，该网络的结点都达到了一致，即：x1＝x2＝L＝xn步骤7，分别根据所述的各个负荷的优选策略中的各个目标的目标倾向度，将各个负荷分别运动到NETLOGO三维层面中相应的位置上，并更新各个负荷的各个目标的目标倾向度；然后根据对应的负荷-电价响应特性模型，获得此时各个负荷的功率，并且结合负荷代理针对对应负荷的管辖，分别获得各个负荷代理的总功率；步骤8，将所述的各个负荷代理的总功率由NETLOGO发送至MATLAB中，在MATLAB中获得发电机出力和对应各个网络节点的电价，并返回至NETLOGO中，更新NETLOGO三维层面中对应网络节点上的电价；步骤9，将所述的NETLOGO三维层面中各个网络节点上的电价作为牵引信号，并分别由所述的各个负荷代理将对应网络节点上的电价发布给其管辖的各个负荷；步骤10，根据所述步骤9完成时NETLOGO三维层面中的各个负荷的位置，以及各个负荷的各个目标的目标倾向度，更新各个负荷的初始策略，并按照所述步骤5中的方法，更新所述各个负荷对应的策略集，然后根据对应各个负荷的总目标函数，结合各个负荷对应的电价，分别获得各个负荷对应其策略集中各个策略的总目标函数值；步骤11，分别针对各个负荷，判断负荷的初始策略对应的总目标函数值是否大于其策略集中其它策略所对应的总目标函数值，是则该负荷停止运动；否则返回步骤4。在所述步骤1中，所述的建立基于MATLAB与NETLOGO的联合仿真平台，是指：一种由MATLAB与NETLOGO构成的智能电网多智能体仿真平台，其中利用MATLAB的计算功能和编程技术，来建立电力系统元件的模型和建立复杂的电力网络仿真模型；而NETLOGO是一个对自然和社会现象进行仿真的可编程建模环境，适于对随时间演化的复杂系统进行建模；所述的NETLOGO完成电力系统元件通用模块的搭建，MATLAB进行电力系统的各项计算，求解得到的网络参数通过MATLAB和NETLOGO之间的接口程序实现信息交互。在所述步骤3中，所述分别获得对应各个柔性负荷的总目标函数，其过程为：设经济效益Bk作为电力元件的收益，定义如下：其中Ek为净输入输出的总和，ρk为负荷买电的价格，Dk为负荷参考功率，Bk为经济效益，μk为经济性的倾向度，为舒适度的倾向度，υk为分布式电源卖电的价格，Gk为分布式电源参考功率；定义电力元件舒适度如下：其中Ck为电力元件舒适度；电力元件的整体效用由两个目标函数加权得到总目标函数表示，总目标函数定义如下：其中Rk为电力元件的整体效用。在所述步骤4中，所述的将各个负荷随机分布在NETLOGO三维层面上，构成多个负荷节点，并获得各个负荷的各个目标的初始目标倾向度，即为各个负荷的初始策略，其过程为：针对所述的NETLOGO三维层面中的网络节点，随机设定电价，并且根据NETLOGO三维层面中的负荷节点，建立负荷代理，所述的负荷代理的数量与负荷节点的数量一致，所述的负荷代理与负荷节点一一对应，所述的各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能电网多智能体多目标一致性优化方法，其特征在于，根据智能电网多智能体协同控制因素的系统的特点，分析不同电力元件的不同典型特征，以及各自所提出的目标要求，当目标多样时选取恰当的目标函数获取优化运行控制方式与参数，确保系统运行时的可靠性和经济性，并验证优化运行策略的有效性；其实施步骤包括：步骤1，根据电力系统网络结构，建立基于MATLAB与NETLOGO的联合仿真平台，其中，在MATLAB中建立电力系统元件模型，在NETLOGO中定义代表电力系统元件的智能体通用模块，同时，搭建MATLAB和NETLOGO之间的数据交换接口模块实现信息交互；步骤2，针对各种负荷类型，分别根据负荷基准量、电价，以及对应负荷的各目标的目标倾向度，建立分别对应于各种负荷和电源类型的负荷‑电价响应特性模型；所述的负荷包括刚性负荷和柔性负荷，所述的电源包括分布式电源和储能元件；其中，刚性负荷是指不参与电网互动的负荷，柔性负荷是指参与电网互动的负荷；步骤3，根据所述步骤2中建立的分别对应各种负荷类型的负荷‑电价响应特性模型，分别获得各个负荷的各个目标的目标函数；并且分别针对各个负荷，将负荷的各个目标的目标函数进行加权处理，分别获得对应各个负荷的总目标函数；步骤4，将所述的各个负荷随机分布在NETLOGO三维层面上，获得各个负荷的初始策略；针对NETLOGO三维层面中的网络节点，随机设定电价，并且建立负荷代理；步骤5，以所述各个负荷的初始策略作为负荷基准量，分别针对各个负荷的各个目标的目标倾向度，采用+i或‑i的方式分别获得各个负荷对应的策略，并结合各个负荷的初始策略构成各个负荷的策略集；所述的i为每一步迭代步长，所述的步是指电价每变动一次，负荷的策略相应变化一次；步骤6，采用多智能体多目标协调控制的智能电网一致性优化算法,分别对各个负荷的总目标函数进行优化协调运算，并分别选择获得各个负荷对应其最大总目标函数值的策略，作为各个负荷的优选策略；令xi表示电力元件的状态，根据一致性协议，当且仅当网络拓补中所有的结点的状态值都相等时，该网络的结点都达到了一致，即：x1＝x2＝L＝xn步骤7，分别根据所述的各个负荷的优选策略中的各个目标的目标倾向度，将各个负荷分别运动到NETLOGO三维层面中相应的位置上，并更新各个负荷的各个目标的目标倾向度；然后根据对应的负荷‑电价响应特性模型，获得此时各个负荷的功率，并且结合负荷代理针对对应负荷的管辖，分别获得各个负荷代理的总功率；步骤8，将所述的各个负荷代理的总功率由NETLOGO发送至MATLAB中，在MATLAB中获得发电机出力和对应各个网络节点的电价，并返回至NETLOGO中，更新NETLOGO三维层面中对应网络节点上的电价；步骤9，将所述的NETLOGO三维层面中各个网络节点上的电价作为牵引信号，并分别由所述的各个负荷代理将对应网络节点上的电价发布给其管辖的各个负荷；步骤10，根据所述步骤9完成时NETLOGO三维层面中的各个负荷的位置，以及各个负荷的各个目标的目标倾向度，更新各个负荷的初始策略，并按照所述步骤5中的方法，更新所述各个负荷对应的策略集，然后根据对应各个负荷的总目标函数，结合各个负荷对应的电价，分别获得各个负荷对应其策略集中各个策略的总目标函数值；步骤11，分别针对各个负荷，判断负荷的初始策略对应的总目标函数值是否大于其策略集中其它策略所对应的总目标函数值，是则该负荷停止运动；否则返回步骤4。...

【技术特征摘要】
1.一种智能电网多智能体多目标一致性优化方法，其特征在于，根据智能电网多智能体
协同控制因素的系统的特点，分析不同电力元件的不同典型特征，以及各自所提出的目标要
求，当目标多样时选取恰当的目标函数获取优化运行控制方式与参数，确保系统运行时的可
靠性和经济性，并验证优化运行策略的有效性；其实施步骤包括：
步骤1，根据电力系统网络结构，建立基于MATLAB与NETLOGO的联合仿真平台，其中，
在MATLAB中建立电力系统元件模型，在NETLOGO中定义代表电力系统元件的智能体通用模块，
同时，搭建MATLAB和NETLOGO之间的数据交换接口模块实现信息交互；
步骤2，针对各种负荷类型，分别根据负荷基准量、电价，以及对应负荷的各目标的目
标倾向度，建立分别对应于各种负荷和电源类型的负荷-电价响应特性模型；所述的负荷包括
刚性负荷和柔性负荷，所述的电源包括分布式电源和储能元件；其中，刚性负荷是指不参与
电网互动的负荷，柔性负荷是指参与电网互动的负荷；
步骤3，根据所述步骤2中建立的分别对应各种负荷类型的负荷-电价响应特性模型，分
别获得各个负荷的各个目标的目标函数；并且分别针对各个负荷，将负荷的各个目标的目标
函数进行加权处理，分别获得对应各个负荷的总目标函数；
步骤4，将所述的各个负荷随机分布在NETLOGO三维层面上，获得各个负荷的初始策略；
针对NETLOGO三维层面中的网络节点，随机设定电价，并且建立负荷代理；
步骤5，以所述各个负荷的初始策略作为负荷基准量，分别针对各个负荷的各个目标的
目标倾向度，采用+i或-i的方式分别获得各个负荷对应的策略，并结合各个负荷的初始策略
构成各个负荷的策略集；所述的i为每一步迭代步长，所述的步是指电价每变动一次，负荷
的策略相应变化一次；
步骤6，采用多智能体多目标协调控制的智能电网一致性优化算法,分别对各个负荷的总
目标函数进行优化协调运算，并分别选择获得各个负荷对应其最大总目标函数值的策略，作
为各个负荷的优选策略；
令xi表示电力元件的状态，根据一致性协议，当且仅当网络拓补中所有的结点的状态值
都相等时，该网络的结点都达到了一致，即：
x1＝x2＝L＝xn步骤7，分别根据所述的各个负荷的优选策略中的各个目标的目标倾向度，将各个负荷
分别运动到NETLOGO三维层面中相应的位置上，并更新各个负荷的各个目标的目标倾向度；

\t然后根据对应的负荷-电价响应特性模型，获得此时各个负荷的功率，并且结合负荷代理针对
对应负荷的管辖，分别获得各个负荷代理的总功率；
步骤8，将所述的各个负荷代理的总功率由NETLOGO发送至MATLAB中，在MATLAB中获
得发电机出力和对应各个网络节点的电价，并返回至NETLOGO中，更新NETLOGO三维层面中
对应网络节点上的电价；
步骤9，将所述的NETLOGO三维层面中各个网络节点上的电价作为牵引信号，并分别由
所述的各个负荷代理将对应网络节点上的电价发布给其管辖的各个负荷；
步骤10，根据所述步骤9完成时NETLOGO三维层面中的各个负荷的位置，以及各个负荷
的各个目标的目标倾向度，更新各个负荷的初始策略，并按照所述步骤5中的方法，更新所
述各个负荷对应的策略集，然后根据对应各个负荷的总目标函数，结合各个负荷对应的电价，
分别获得各个负荷对应其策略集中各个策略的总目标函数值；
步骤11，分别针对各个负荷，判断负荷的初始策略对应的总目标函数值是否大于其策略
集中其它策略所对应的总目标函数值，是则该负荷停止运动；否则返回步骤4。
2.根据权利要求1所述的一种智能电网多智能体多目标一致性优化方法，其特征在于，
在所述步骤1中，所述的建立基于MATLAB与NETLOGO的联合仿真平台，是指：
一种由MATLAB与NETLOGO构成的智能电网多智能体仿真平台，其中利用MATLAB的计算
功能和编程技术，来建立电力系...

【专利技术属性】
技术研发人员：方周，付蓉，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32