一种分布式信息能源系统多智能体模型构建方法及应用技术方案

本发明专利技术涉及一种分布式信息能源系统多智能体模型构建方法及应用，包括以下步骤：步骤1、构建分布式信息能源系统的耦合网络模型；步骤2、基于复杂网络理论对模型耦合节点进行建模分析，结合所采用的不同指标对网络节点不同特性的表征，计算分布式信息能源网络模型的耦合节点相似度；步骤3、计算分布式信息能源系统各节点综合重要度；步骤4、在步骤3得到的分布式信息能源系统节点综合重要度的基础上，将其引入优先经验回放，进而完成分布式信息能源系统多智能体模型构建。本发明专利技术能够实现对分布式能源更整体、更全面的优化建模、分析和控制，全面提升分布式信息能源系统的能效。面提升分布式信息能源系统的能效。面提升分布式信息能源系统的能效。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式信息能源系统多智能体模型构建方法及应用


[0001]本专利技术属于分布式信息能源
，尤其是一种分布式信息能源系统多智能体模型构建方法及应用。

技术介绍

[0002]智能电网的快速建设直接推动着分布式信息能源网络的发展，分布式信息能源网络涵盖了电力、热力、天然气等能源网络，是具有自主信息感知、“源
‑
网
‑
荷
‑
储”区域协同、自组织自适应能力的信息物理系统。多数面向电力能源网络且主要集中在对电网或电力通信网的单一网络建模，较少从信息能源耦合的角度进行分析。分布式信息能源系统中可再生能源的渗透率远大于智能配电网及微电网，需要协调的分布式设备的数量也大幅增加，传统的多智能体系统均被设计为单一的集中式控制系统或者分布式控制系统，没有与分布式信息能源系统信息物理耦合这一特性进行结合，缺乏对分布式信息能源系统的能源节点特性进行分析。基于分布式信息能源网络目前的需求，有必要寻找一种分布式信息能源系统多智能体模型构建方法作为分布式信息能源系统建模等应用的参考。
[0003]经检索，未发现与本专利技术相同或相似的已公开的专利文献。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种分布式信息能源系统多智能体模型构建方法及应用，能够实现对分布式能源更整体、更全面的优化建模、分析和控制，全面提升分布式信息能源系统的能效。
[0005]本专利技术解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
[0006]一种分布式信息能源系统多智能体模型构建方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、基于图论基本概念，构建分布式信息能源系统的耦合网络模型；
[0008]步骤2、在步骤1所构建分布式信息能源系统的耦合网络模型的基础上，基于复杂网络理论对模型耦合节点进行建模分析，结合所采用的不同指标对网络节点不同特性的表征，计算分布式信息能源网络模型的耦合节点相似度；
[0009]步骤3、基于步骤2对分布式信息能源网络模型的耦合节点相似度结果，计算分布式信息能源系统各节点综合重要度；
[0010]步骤4、在步骤3得到的分布式信息能源系统节点综合重要度的基础上，将其引入优先经验回放，进而完成分布式信息能源系统多智能体模型构建。
[0011]而且，所述步骤1的具体步骤包括：
[0012](1)基于图论基本概念，将分布式信息能源系统的耦合网络模型用图G＝{V,E}表示，V代表系统的节点集，E代表连接节点的边的集合，对每个e∈E，有V中一个顶点对(V,V')与之对应；
[0013](2)将分布式信息能源系统的耦合网络模型中的决策层、信息层和物理层的拓扑结构分别定义为G(V
d
,E
d
)，G(V
c
,E
c
)，G(V
p
,E
p
)。
[0014]而且，所述步骤2的具体步骤包括：
[0015](1)在构建分布式信息能源系统的耦合网络模型的基础上，基于复杂网络理论对模型耦合节点进行建模分析，所采用的指标如下：
[0016]①
聚类系数：聚类系数可以用来表征网络节点联系的紧密程度，设节点i与m个节点有连接边，则m个节点之间的最大边数为m(m
‑
1)/2，设m个相邻节点之间实际存在E
i
条边，则节点i的聚类系数C
i
表达式如下：
[0017][0018]整个网络的聚类系数C为全体节点聚类系数的平均值表达式如下：
[0019][0020]②
节点的度：节点i的度定义为与此节点相连接的边数累计和，用k
i
表示，c
ij
为邻接矩阵的元素。节点的平均度为：
[0021][0022]③
节点介数：介数为经过网络中节点的最短路径数量，可以用来衡量节点在网络中的影响力和重要性。节点i的介数表达式为：
[0023][0024]其中，n
pk
表示节点p、k之间最短路径的数量，n
pk
(i)表示节点p、k之间经过节点i的最短路径数量。
[0025]④
平均路径长度：平均路径长度可以很好地反映出网络中节点之间关联的紧密程度。网络中节点i与节点j之间的距离d
ij
为连接两节点之间最短路径上的边的数量。所有节点对之间路径长度的算术平均值为网络的平均路径长度L，表达式如下：
[0026][0027](2)结合所采用的不同指标对网络节点不同特性的表征，本专利技术分布式信息能源网络模型的耦合节点相似度：
[0028][0029]其中，为信息层节点i经过标准化后的聚类系数，为物理层节点i经过标准化后的聚类系数，为信息层节点i经过标准化后的度，为物理层节点i经过标准化后的度，为信息层节点i经过标准化后的节点介数，为信息层节点i经过标准化后的节点介数。网络节点耦合相似度值越低，则两节点耦合程度越高，标准化处理采用min
‑
max标
准化：
[0030][0031]而且，所述步骤3的具体步骤包括：
[0032](1)基于步骤2对分布式信息能源网络模型的耦合节点相似度结果，建立分布式信息能源系统的节点重要性贡献矩阵：
[0033][0034]其中，a
ij
为网络邻接矩阵元素，节点i与节点j相连时取值为1，否则取0，对角线上元素取值为0，重要性贡献矩阵D
ij
的表达式如下：
[0035][0036](2)定义节点的效率值V
i
表达如下：
[0037][0038]其中，n为网络所有节点数，将节点效率值定义为节点k与网络各节点之间的距离与网络的平均路径长度之比，从而衡量该节点对网络信息传输所作贡献；
[0039](3)在重要性贡献矩阵的基础上，结合网络节点效率与节点重要性，定义分布式信息能源系统节点综合重要度矩阵T，节点综合重要度矩阵T的表达式如下：
[0040][0041]其中，T
ij
表示节点i对节点j的综合重要度：
[0042][0043](4)由此得到分布式信息能源系统节点i的综合重要度Q
i
为：
[0044][0045]而且，所述步骤4的具体步骤包括：
[0046](1)在计算得到分布式信息能源系统节点综合重要度的基础上，将优先经验回放引入，并应用到多智能体数据采集与处理中；
[0047](2)将物理层设备的状态信息传输到信息层，然后存入经验池内，然后各个智能体从经验池内进行分批次采样。
[0048](3)确定样本数据的优先度，来自节点i的数据被采样的优先度为：
[0049][0050]其中，p
i
为样本数据i被采样的概率，α为确定使用多少优先性的超参数，取值为[0,1]，α为0时，样本数据为均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式信息能源系统多智能体模型构建方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、基于图论基本概念，构建分布式信息能源系统的耦合网络模型；步骤2、在步骤1所构建分布式信息能源系统的耦合网络模型的基础上，基于复杂网络理论对模型耦合节点进行建模分析，结合所采用的不同指标对网络节点不同特性的表征，计算分布式信息能源网络模型的耦合节点相似度；步骤3、基于步骤2对分布式信息能源网络模型的耦合节点相似度结果，计算分布式信息能源系统各节点综合重要度；步骤4、在步骤3得到的分布式信息能源系统节点综合重要度的基础上，将其引入优先经验回放，进而完成分布式信息能源系统多智能体模型构建。2.根据权利要求1所述的一种分布式信息能源系统多智能体模型构建方法，其特征在于：所述步骤1的具体步骤包括：(1)基于图论基本概念，将分布式信息能源系统的耦合网络模型用图G＝{V,E}表示，V代表系统的节点集，E代表连接节点的边的集合，对每个e∈E，有V中一个顶点对(V,V')与之对应；(2)将分布式信息能源系统的耦合网络模型中的决策层、信息层和物理层的拓扑结构分别定义为G(V
d
,E
d
)，G(V
c
,E
c
)，G(V
p
,E
p
)。3.根据权利要求1所述的一种分布式信息能源系统多智能体模型构建方法，其特征在于：所述步骤2的具体步骤包括：(1)在构建分布式信息能源系统的耦合网络模型的基础上，基于复杂网络理论对模型耦合节点进行建模分析，所采用的指标如下：
①
聚类系数：设节点i与m个节点有连接边，则m个节点之间的最大边数为m(m
‑
1)/2，设m个相邻节点之间实际存在E
i
条边，则节点i的聚类系数C
i
表达式如下：整个网络的聚类系数C为全体节点聚类系数的平均值表达式如下：
②
节点的度：节点i的度定义为与此节点相连接的边数累计和，用k
i
表示，c
ij
为邻接矩阵的元素；节点的平均度为：
③
节点介数：介数为经过网络中节点的最短路径数量，可以用来衡量节点在网络中的影响力和重要性；节点i的介数表达式为：
其中，n
pk
表示节点p、k之间最短路径的数量，n
pk
(i)表示节点p、k之间经过节点i的最短路径数量；
④
平均路径长度：网络中节点i与节点j之间的距离d
ij
为连接两节点之间最短路径上的边的数量；所有节点对之间路径长度的算术平均值为网络的平均路径长度L，表达式如下：(2)结合所采用的不同指标对网络节点不同特性的表征，本发明分布式信息能源网络模型的耦合节点相似度：其中，为信息层节点i经过标准化后的聚类系数，为物理层节点i经过标准化后的聚类系数，为信息层节点i经过标准化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天昊，项添春，马世乾，郑剑，史亚坤，金尧，尚学军，穆朝絮，徐娜，王坤，殷博，尚博祥，王斌，李达，黄家凯，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司国家电网有限公司天津大学，
类型：发明
国别省市：