【技术实现步骤摘要】
一种基于异步动态事件触发的自能源集群双层分布式协同控制方法
[0001]本专利技术属于能源系统协同控制
，具体涉及一种基于异步动态事件触发的自能源集群双层分布式协同控制方法。
技术介绍
[0002]化石能源枯竭所引发的环境问题日益引起全世界的关注，由此也带动新能源技术等一系列新技术的研发和推广，综合能源系统的安全高效清洁发展势在必行。而如何实现其内部多源异构能源的高效协同，完成综合能源系统中横向开发
‑
转换
‑
储备
‑
运输
‑
利用等环节充分融合，从而有效满足终端能源需求并提升能源利用效率具有重大意义。具有全双工、分布式、智能化等重要特性自能源集群是促进可再生能源消纳、提升能源利用效率、推动“碳中和，碳达峰”目标实现的重要手段。目前，国内外学者在综合能源系统安全高效清洁的研究主要从能量枢纽与自能源的建模与优化运行进行研究。但针对综合能源系统的低碳安全运行，从能量单元的协同控制的角度去讨论与研究却极少。随着信息技术的迅速发展以及实际能源系统工程规模的扩大，复杂网络的协同控制问题引起广泛关注。而由于综合能源系统发展趋于复杂化、灵活化，如何通过分布式协同控制来实现综合能源系统的智能协调控制，对于提高系统运行的安全可靠性具有重要意义。
[0003]目前，复杂系统协同控制的方法大多局限于单一的电能网络，对于多种能源网络的相互耦合考虑不充分。同时，线路阻抗等参数的影响会导致系统在实现按容量比例分配后无法满足参数恢复。
技术实现思路
>[0004]针对上述瓶颈问题，一种基于异步动态事件触发的自能源集群双层分布式协同控制方法提供了新的解决途径，可在自能源模型基础上，考虑系统的多能耦合特性，通过异步通信动态调节实现综合能源系统的精准调控，从而实习综合能源系统的安全高效清洁运行。
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于异步动态事件触发的自能源集群双层分布式协同控制方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1：构建基于多智能体的自能源集群控制模型，所述模型用于描述自能源集群分布式控制框架；
[0007]步骤2：构建基于多智能体一致控制方法的异构能源网络输出控制策略；
[0008]步骤2
‑
1：基于经典电力网络结构，设计自能源的电能输出策略；
[0009]步骤2
‑1‑
1：基于经典电力网络结构，设计自能源的电能输出一级控制策略，表示如下：
[0010][0011]式中，e表示电能，L
e
和L
eN
分别为自能源i电能输出的实际功率和额定功率，k
q
电能
输出的调节参数，f
N
和f分别为电网检测的实际频率和额定频率，τ
i
为低通滤波器的时间常数。
[0012]步骤2
‑1‑
2：基于动态一致频率控制设计自能源的电能输出二级控制策略，表达如下：
[0013][0014][0015]式中，分别为所提控制器的比例增益。i,j分别代表不同的节点。u表示控制调节量。a
ij
为邻接矩阵中的元素，反映自能源智能体之间的连接关系。表示对邻居节点的跟踪频率不匹配项。g
fi
为虚拟领导者频率增益。
[0016]步骤2
‑
2：根据集中供热子网的特点，设计自能源的热能输出控制策略；
[0017]步骤2
‑2‑
1：根据集中供热子网的特点，设计热输出一级控制策略，表达如下：
[0018][0019]式中，h表示热能，L
h
和L
hN
分别代表自能源的输出热能的实际功率与额定功率。k
p
为热能控制的调节参数。p与p
N
分别代表系统实际的出水口压强与额定出水口压强。
[0020]步骤2
‑2‑
2：基于多智能体一致性方法设计热输出自适应的二级控制方法，利用热输出功率来构造一阶线性多智能体动态系统，并设计相应的一致控制协议。令表达如下：
[0021]u
Hi
＝
‑
R
H
q
Hi
[0022]式中，R
H
为热功率的耦合增益，q
Hi
表示本地邻居热功率分配误差。进一步地，热功率分配误差需要满足如下：
[0023][0024]式中，a
ij
为邻接矩阵中的元素，反映自能源智能体之间的连接关系。所提控制方法的一致协议设定为：
[0025][0026]式中，和p
i
分别为自能源i预估压强和出口压强。R
p
为耦合增益。
[0027]步骤3：根据自能源集群多源异构特征，设计动态事件触发通信协议；
[0028]步骤3
‑
1：基于异步事件触发机制设计分布式功率一致协议，令DH＝H/k
p
，表达如下：
[0029][0030]式中，下标指代热输出功率控制的最近事件触发时刻到当
前时刻t，同理为电输出功率控制的最近事件触发时刻到当前时刻t。R
e
为电功率的耦合增益，在考虑事件触发机制的协议设计中，每个自能源的事件探测器需要利用采样信息来决定控制动作的更新时间。
[0031]步骤3
‑
2：设计分布式功率事件触发条件，表示如下：
[0032][0033]式中，σ
i
和ρ
i
为正标量。和分别为热、电功率在当前时刻与最近事件触发时刻之间的功率分配偏差。
[0034]步骤3
‑
3：基于异步事件触发机制设计分布式频率与压强一致协议，分布式频率一致协议表达如下：
[0035][0036]式中，为频率控制从最近的事件触发时刻到当前时刻t。
[0037]分布式压强一致协议表达如下：
[0038][0039]式中，为压强控制从最近的事件触发时刻到当前时刻t；
[0040]步骤3
‑
4：设计分布式频率与压强一致协议事件触发条件，频率一致协议触发条件表示如下：
[0041][0042]式中，为自能源i的频率触发条件增益。压强一致协议触发条件表示如下：
[0043][0044]步骤4：建立以“碳
‑
能”混合价格为基准的内部设备控制策略；
[0045]步骤4
‑
1：考虑自能源中涉及电负荷和热负荷，其“碳
‑
能”混合价格设计如下：
[0046][0047]式中，Pr
buy
为“碳
‑
能”混合价格，其从消费侧考虑来表示自能源从能源网络购买能源的价格，从而促进自能源购买低碳能源。变量m代表自能源中所包含的能量形式。为正常的能源市场交易价格。γ本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于异步动态事件触发的自能源集群双层分布式协同控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：构建基于多智能体的自能源集群控制模型，所述模型用于描述自能源集群分布式控制框架；步骤2：构建基于多智能体一致控制方法的异构能源网络输出控制策略；步骤3：根据自能源集群多源异构特征，设计动态事件触发协议；步骤4：建立以“碳
‑
能”混合价格为基准的自能源内部设备控制策略。2.根据权利要求1所述的一种基于异步动态事件触发的自能源集群双层分布式协同控制方法，其特征在于，所述步骤1的多智能体具体包括能源供给智能体、自能源智能体、综合管理智能体、咨询服务智能体，能源供给智能体是一种对应于综合能源系统能源供给侧的静态智能体，实时监测能源供给侧的能源供应情况，响应自能源智能体的控制信号，计算自能源与供电侧之间的潮流分布，根据自能源智能体或者综合管理智能体的协调控制信号，调节功能装置，以保证各自能源的能源供给，自能源智能体是一种对应于自能源的静态智能体，用于实现自能源之间的分布式协调控制，通过调节实现各自能源的控制目标，并支撑综合能源系统的安全、稳定运行，综合管理智能体是一种虚拟的动态智能体，用于维持综合能源系统中各智能体的目录，咨询服务智能体是一种虚拟的动态智能体，用于维护代理商的目录和他们能够提供给其他代理商的服务。3.根据权利要求1所述的一种基于异步动态事件触发的自能源集群双层分布式协同控制方法，其特征在于，所述步骤2构建基于多智能体一致控制方法的异构能源网络输出控制策略，具体包括如下步骤：步骤2
‑
1：基于经典电力网络结构，设计自能源的电能输出策略；步骤2
‑
2：根据集中供热子网的特点，设计自能源的热能输出控制策略。4.根据权利要求2所述的一种基于异步动态事件触发的自能源集群双层分布式协同控制方法，其特征在于，步骤2
‑
1具体包括如下步骤：步骤2
‑1‑
1：基于经典电力网络结构，设计自能源的电能输出一级控制策略，表示如下：式中，表示对L
ei
求一阶导，e表示电能，L
e
和L
eN
分别为自能源i电能输出的实际功率和额定功率，k
q
电能输出的调节参数，f
N
和f分别为电网检测的实际频率和额定频率，τ
i
为低通滤波器的时间常数；步骤2
‑1‑
2：基于动态一致频率控制设计自能源的电能输出二级控制策略，表达如下：2：基于动态一致频率控制设计自能源的电能输出二级控制策略，表达如下：式中，u
ei
为电功率控制器，表示对u
ei
求一阶导，α
i
β
i
分别为所提控制器的比例增益，i,j分别代表不同的节点，u表示控制调节量，a
ij
为邻接矩阵中的元素，反映自能源智能体之间的连接关系，表示对邻居节点的跟踪频率不匹配项，g
fi
为虚拟领导者频率增益，f
ref
为虚拟领导者频率的频率，其值应为恢复频率的参考值。
5.根据权利要求2所述的一种基于异步动态事件触发的自能源集群双层分布式协同控制方法，其特征在于，步骤2
‑
2具体包括如下步骤：步骤2
‑2‑
1：根据集中供热子网的特点，设计热输出一级控制策略，表达如下：式中，h表示热能，L
h
和L
hN
分别代表自能源的输出热能的实际功率与额定功率，k
p
为热能控制的调节参数，p与p
N
分别代表...
【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，杨凌霄，胡存刚，刘碧，朱文杰，李浩然，吴振宇，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：
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