基于MAS的多微电网能量管理系统仿真方法技术方案

本发明专利技术基于MAS的多微电网能量管理系统仿真方法，其特征是：将多微电网能量管理系统划分为本地管理层、微电网管理层和微电网协调管理层三个不同的层次；不同层次上具备的各种能量管理功能采用不同类型的Agent来建立多微电网能量管理系统仿真模型，同时设计了Agent通讯协议以完成各Agent之间的协作和约定；本地管理层、微电网管理层和协调管理层上不同的控制层内的Agent采用客户端-服务器架构进行集成，形成了基于多代理技术的多微电网能量管理系统仿真平台。本发明专利技术为不同的微电网控制策略和调度计划提供了一种验证方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用在微电网系统中的能量控制与管理系统仿真方法。
技术介绍
微电网通常由风能、太阳能和生物质能等可再生能源发电系统、燃料电池、微型燃气轮机等清洁能源发电系统，蓄电池和飞轮等长期和短期的储能装置以及各种用户的各种电负荷和热负荷组成。微电网能量管理系统(EMS-MG)的目的是如何在满足微电网中用户的电负荷和热负荷要求的前提下，维持微电网稳定运行，提高微电网内发电设备能源利用的效率；在此基础之上，通过准确的天气预测数据，提高微电网中风能、太阳能等可在生能源发电的利用率，减少利用传统能源发电给环境带来的污染。此外，还要保证微电网在不同运行模式过渡时的平稳转换。相对于大电网传统能量管理系统(EMS)，微电网能量管理系统面临着许多新的挑战。这主要是源于微电网的如下特征 1、发电单元的多样性由于微电网中各发电单元的负荷跟随反应速度差别很大，从毫秒级(太阳能、燃料电池、电储能设备)、秒级(燃气轮机、机械储能)到分级(风力发电)，以及输入能源(如风能、太阳能)的相关性、输出能源(供电)的相关性更增加了微电网运行调度问题的复杂性，使得能量控制与管理的信息量大大增加。2、一次能源的波动性由于太阳能和风能的随机性，使得包含太阳能发电和风力发电单元的微电网系统的实际发电能力是随机和波动的，使得系统能量调度与电力系统相t匕，不仅需要准确预测负载的需求，还必须准确预测太阳能和风力发电单元的发电能力(短时、长时)，这将大大增加系统能量控制以及调度决策的复杂性。3、系统运行与控制模式的多态性正常状态下微电网系统可以与电网并联运行；一旦在电网出现故障时，微电网系统则要主动退出大电网，过渡到独立运行模式，保持微电网内部的母线电压幅值以及频率的稳定。这种微电网系统运行与控制模式的多态性，使得常规能源的能量控制模型不再适用微电网系统，需要研究新的全局智能化能量控制模型。上述特征使得微电网系统的能量运行调度与能量调度决策是一个多目标、多变量、具有不确定性的动态复杂过程，必须依赖于新的控制方法、计算方法和评价方法，从而支持分布式能源微电网系统可靠、高效、灵活运行。上述方法的验证需要提供有效、经济的手段，但迄今没有相关技术的公开报导。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于MAS的多微电网能量管理系统仿真方法，针对多能源微电网系统的能量控制与管理系统仿真问题，提供一种基于MAS的能量控制与管理模型，来实现多能源微电网系统能量控制与管理系统的仿真，为不同的微电网控制策略和调度计划提供一种验证工具。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案本专利技术基于MAS的多微电网能量管理系统仿真方法的特点是将多微电网能量管理系统划分为本地管理层、微电网管理层和微电网协调管理层三个不同的层次；所述本地管理层用于管理微电网中的微电源使其按已有计划正常工作，实时满足供需平衡，维持频率稳定；所述微电网管理层通过微电源的协调控制，孤网运行时减少微电网电压及频率偏差幅度，并网运行时减少公共电网耦合节点的交换功率与计划值的偏差，并且实现微网内的经济调度，提高可再生能源在微电网中的利用比例及充分利用发电中产生的热能；所述微电网协调管理层通过整个微电网控制，完成多个微电网间的协作目标或大电网的控制目标，并且在微电网故障时切换微电网运行，协调微电网内各个微电源使微电网过渡平稳；所述本地管理层、微电网管理层和微电网协调管理层三个不同层次上具备的各种能量管理功能采用不同类型的Agent来建立多微电网能量管理系统仿真模型，所述本地管理层、微电网管理层和微电网协调管理层上的Agent的角色和功能定义如下I)本地管理层，其设有单元模型Agent、状态Agent、本地控制Agent和通讯Agent a)、所述单元模型Agent，其包含但不限于如下微电源的能量计算模型光伏电站输出功率计算模型，风力发电系机组输出功率计算模型，燃料电池输出功率计算模型，蓄电池输出功率及荷电状态计算模型，燃气轮机输出功率计算模型，负载功率计算模型；所述能量计算模型为微电网能量管理系统提供微电网动态运行的数字仿真计算数据；b)、所述状态Agent，其实时监控本地设备的状态，包括微电网发电设备的输出功率、输出电压和输出频率以及分布式发电单元、储能单元或负载单元所连接微电网母线的电流、电压和频率的信息，所述状态Agent —方面将这些信息显示出来，另一方面将这些信息传递给所述本地控制Agent ；c)、所述本地控制Agent，其根据微电网管理层的决策指令以及所述状态Agent提供的本地设备的状态，按照所设计的微电网控制器算法，实现对分布式发电单元、储能单元的有功、无功功率进行管理，对负荷实现相应的需求侧管理，并且在线路出现故障时，对本地设备进行保护动作；所述本地设备为连接至微电网电气网络不同节点的微电源、接触器、断路器以及负荷单元；所述微电源包含光伏发电系统，风力发电系统，燃料电池，微型燃气轮机和蓄电池；d)、所述通讯Agent,其负责与本地管理层中各本地Agent之间以及各本地Agent与微电网管理层的Agent之间的信息交换；2)微电网管理层，其设有微电网数据采集SCADA Agent、协调控制Agent、经济优化调度Agent、潮流分析Agent、能量预测Agent和历史故障分析Agent a)、所述SCADA Agent，其通过远端数据采集单元(RTU)收集微电网内设备的状态和运行数据，同时向低层控制单元定向下发来自微电网中央控制器的设定控制命令，对微电网中的设备的实时运行状态进行监控；b)、所述协调控制Agent，其根据SCADAAgent获得的微电网实时运行状态数据修改本地各设备的发电计划，通过设定微电网中可调度设备的功率和电压运行的参考点，使微电网频率稳定，功率平衡以达到微电网内自动发电协调协调控制的目的，并且实现微电网整体效益最大，微电网网损最低的微电网管理目标；c)、所述经济调度Agent，其根据潮流的优化和经济性原则，对可再生能源的超短期预测以及微电网中发电设备的投标信息，应用多因子评价方法基础上的合同网协调、市场竞标机制和粒子群算法，制定微电网内的各发电单元未来24小时的经济协调调度计划，对微电网的运行进行经济性优化；d)、所述潮流分析Agent，其根据SCADA Agent收集的数据和对网络拓扑的分析，对微电网内的潮流进行计算分析，并且对微电网中的潮流进行优化，以减少线路上的损耗，在保证整个微电网的稳定性的同时，使其经济性达到最优；e)、所述能量预测Agent，其根据发电的历史数据和天气预测数据对可再生能源发电的电站进行能量的超短期预测；并从实时数据库和历史数据库中分析数据，利用强化学习算法，不断地对自己的预测值进行优化；f)、所述历史故障分析Agent，其对整个微电网运行中出现的故障进行分析，避免下一次控制器又采取相同的命令引发故障；3)微电网协调管理层，其设有静态开关Agent和微电网运行Agent a)、静态开关Agent，其监测微电网与区域电网联络接口的状态，当区域电网发生故障或者恢复故障时，切换微电网的运行状态；b)、微电网运行Agent，其代表系统运行层协调微电网之间或微电网与区域电网之间的协作，将微电网作为一个统一个体参加区域电网的电力市本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于MAS的多微电网能量管理系统仿真方法，其特征是：将多微电网能量管理系统划分为本地管理层、微电网管理层和微电网协调管理层三个不同的层次；所述本地管理层用于管理微电网中的微电源使其按已有计划正常工作，实时满足供需平衡，维持频率稳定；所述微电网管理层通过微电源的协调控制，孤网运行时减少微电网电压及频率偏差幅度，并网运行时减少公共电网耦合节点的交换功率与计划值的偏差，并且实现微网内的经济调度，提高可再生能源在微电网中的利用比例及充分利用发电中产生的热能；所述微电网协调管理层通过整个微电网控制，完成多个微电网间的协作目标或大电网的控制目标，并且在微电网故障时切换微电网运行，协调微电网内各个微电源使微电网过渡平稳；所述本地管理层、微电网管理层和微电网协调管理层三个不同层次上具备的各种能量管理功能采用不同类型的Agent来建立多微电网能量管理系统仿真模型，所述本地管理层、微电网管理层和微电网协调管理层上的Agent的角色和功能定义如下：1)本地管理层，其设有单元模型Agent、状态Agent、本地控制Agent和通讯Agent：a)、所述单元模型Agent，其包含但不限于如下微电源的能量计算模型：光伏电站输出功率计算模型，风力发电系机组输出功率计算模型，燃料电池输出功率计算模型，蓄电池输出功率及荷电状态计算模型，燃气轮机输出功率计算模型，负载功率计算模型；所述能量计算模型为微电网能量管理系统提供微电网动态运行的数字仿真计算数据；b)、所述状态Agent，其实时监控本地设备的状态，包括微电网发电设备的输出功率、输出电压和输出频率以及分布式发电单元、储能单元或负载单元所连接微电网母线的电流、电压和频率的信息，所述状态Agent一方面将这些信息显示出来，另一方面将这些信息传递给所述本地控制Agent；c)、所述本地控制Agent，其根据微电网管理层的决策指令以及所述状态Agent提供的本地设备的状态，按照所设计的微电网控制器算法，实现对分布式发电单元、储能单元的有功、无功功率进行管理，对负荷实现相应的需求侧管理，并且在线路出现故障时，对本地设备进行保护动作；所述本地设备为连接至微电网电气网络不同节点的微电源、接触器、断路器以及负荷单元；所述微电源包含光伏发电系统，风力发电系统，燃料电池，微型燃气轮机和蓄电池；d)、所述通讯Agent，其负责与本地管理层中各本地Agent之间以及各本地Agent与微电网管理层的Agent之间的信息交换；2)微电网管理层，其设有微电网数据采集SCADA?Agent、协调控制Agent、经济优化调度Agent、潮流分析Agent、能量预测Agent和历史故障分析Agent：a)、所述SCADA?Agent，其通过远端数据采集单元（RTU）收集微电网内设备的状态和运行数据，同时向低层控制单元定向下发来自微电网中央控制器的设定控制命令，对微电网中的设备的实时运行状态进行监控；b)、所述协调控制Agent，其根据SCADA?Agent获得的微电网实时运行状态数据修改本地各设备的发电计划，通过设定微电网中可调度设备的功率和电压运行的参考点，使微电网频率稳定，功率平衡以达到微电网内自动发电协调协调控制的目的，并且实现微电网整体效益最大，微电网网损最低的微电网管理目标；c)、所述经济调度Agent，其根据潮流的优化和经济性原则，对可再生能源的超短期预测以及微电网中发电设备的投标信息，应用多因子评价方法基础上的合同网协调、市场竞标机制和粒子群算法，制定微电网内的各发电单元未来24小时的经济协调调度计划，对微电网的运行进行经济性优化；d)、所述潮流分析Agent，其根据SCADA?Agent收集的数据和对网络拓扑的分析，对微电网内的潮流进行计算分析，并且对微电网中的潮流进行优化，以减少线路上的损耗，在保证整个微电网的稳定性的同时，使其经济性达到最优；e)、所述能量预测Agent，其根据发电的历史数据和天气预测数据对可再生能源发电的电站进行能量的超短期预测；并从实时数据库和历史数据库中分析数据，利用强化学习算法，不断地对自己的预测值进行优化；f)、所述历史故障分析Agent，其对整个微电网运行中出现的故障进行分析，避免下一次控制器又采取相同的命令引发故障；3)微电网协调管理层，其设有静态开关Agent和微电网运行Agent：a)、静态开关Agent，其监测微电网与区域电网联络接口的状态，当区域电网发生故障或者恢复故障时，切换微电网的运行状态；b)、微电网运行Agent，其代表系统运行层协调微电网之间或微电网与区域电网之间的协作，将微电网作为一个统一个体参加区域电网的电力市场调度，并根据自身发电能力的大小和区域电力市场价格决定下一阶段的总体策略。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：茆美琴，杜燕，汪海宁，张健，苏建徽，张国荣，金鹏，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：