多站融合综合能源系统模型构建方法与流程

1.本发明涉及综合能源系统技术领域，具体涉及一种多站融合综合能源系统模型构建方法。


背景技术：

2.随着分布式供电系统技术研究的日益成熟，分布式电源的应用越来越频繁，其种类和规模也不断增加，针对分布式供电系统的传统控制技术难以满足智能电网发展的需求，而多站融合综合能源系统概念的提出则为现代电网的发展指明了方向。
3.综合能源系统将地理位置相邻的多个子站联合起来形成多站融合综合能源系统，通过上级的调度命令控制每个子站的运行，在最优经济优化调度的前提下，合理分配多站融合综合能源系统的能量到各个子站系统。多站融合综合能源系统的通信链路复杂时，系统的控制难度便会显著增加，功率的分配、电压频率的调整等问题也随之难以解决。


技术实现要素：

4.鉴于现有的多站融合综合能源系统调度复杂，控制难度大的问题，本发明提供一种多站融合综合能源系统模型构建方法。
5.本发明的多站融合综合能源系统模型构建方法，包括以下步骤：
6.步骤1：建立通信交互的多站融合综合能源系统架构；
7.步骤2：引入多智能体系统，构建基于多智能体系统的分层分布式协调控制结构；
8.步骤3：根据图理论将物理和通信链路复杂的多智能体系统引入到代数理论，建立基于图理论的多站融合综合能源系统拓扑模型。
9.具体的，所述多站融合综合能源系统架构具有双层网状拓扑的电网结构，所述电网结构为双层架构，在上层包括接入区域电网的多个子站，下层为子站内部架构，下层电网包括接入子站中的多个分布式电源以及可选的多个负载，不同的子站与相邻的子站之间用通信线连接，子站内部还包括用于子站调度的调度控制中心。
10.具体的，所述分层分布式协调控制结构包括两个并列的多智能体，下半部分分布式控制智能体负责一次决定，上半部分协调控制智能体负责二次决定，其中，分布式控制智能体单元的环境信息模块负责传递电压、功率和频率等性能信息，其中的简单信息可通过预测和认识获得，并作为该层行为模块参考指令之一，而复杂的环境信息则通过学习和估计流入一次决定模块，并结合数据库生成行为模块的另一参考指令，从而实现对子站的一次智能体控制；电压、功率和频率等性能信息传递给协调控制智能体，经过对信息的学习和估计，并结合数据库信息生成二次决定，传递给行为模块，实现对子站的二次智能体控制。
11.具体的，所述根据图理论将物理和通信链路复杂的多智能体系统引入到代数理论，建立基于图理论的多站融合综合能源系统拓扑模型步骤为：
12.子站中的每一个分布式电源的控制部分都可以看作一个二级智能体，多个智能体的集合构成了有向图g＝(v,e)的节点集v＝{v1,...vn}，而不同的智能体之间用来通信的链
路集便构成了有向图的边集e∈v
×
v，信息链路间进行数据的交互，不同的增益代表了不同的通信权重，构建相应的权重图g和邻接矩阵，当且仅当一个智能体与临近智能体间没有信息交互时，邻接矩阵的对应元素值为0。
13.本发明通过基于通信交互的多站融合综合能源系统系统架构，考虑到通信链路的复杂度造成的系统控制难度增加，引入多智能体系统，构建基于多智能体系统的分层分布式协调控制结构，并且使用图理论的引入使物理模型图像化，简单清晰，对子站的控制清晰地体现在权重图和邻接矩阵中，让整体的控制更加方便可靠。
附图说明
14.图1为本发明的电网结构示意图；
15.图2为本发明的信息流图；
16.图3为本发明的子站结构示意图；
17.图4为图3的局部简化图；
18.图5为含有4个分布式电源的物理模型图；
19.图6为图5对应的权重图。
具体实施方式
20.以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明，在本说明书中，附图尺寸比例并不代表实际尺寸比例，其只用于体现各部件之间的相对位置关系与连接关系，名称相同或标号相同的部件代表相似或相同的结构，且仅限于示意的目的。
21.本发明针对复杂的多站融合综合能源系统建立清晰可控的模型，实现子站之间及时准确的信息交互，搭建合理的分层分布式协调控制结构，并将多智能体的网络物理系统以权重图和关联矩阵的形式呈现。
22.建立建立通信交互的多站融合综合能源系统架构，具有双层网状拓扑的电网结构。如图1所示，所述电网结构为双层架构，在上层包括接入区域电网的多个子站，下层为子站内部架构，下层电网包括接入子站中的多个分布式电源dg以及可选的多个负载。不同的子站与相邻的子站之间用通信线连接。子站内部还包括用于子站调度的调度控制中心。
23.通过各个子站间的通信线交互不同的子站需求的控制变量和信息，该信息传送至子站各自的调度控制中心，由此实际控制各个分布式电源的电压、功率和频率特性，从而完成对多站融合综合能源系统整体的协调控制。
24.引入多智能体系统，构建基于多智能体系统的分层分布式协调控制结构。如图2所示，系统分为两个并列的多智能体，下半部分分布式控制智能体负责一次决定，上半部分协调控制智能体负责二次决定
25.一方面，分布式控制智能体单元的环境信息模块负责传递电压、功率和频率等性能信息，其中的简单信息可通过预测和认识获得，并作为该层行为模块参考指令之一，而复杂的环境信息则通过学习和估计流入一次决定模块，并结合数据库生成行为模块的另一参考指令，从而实现对子站的一次智能体控制。
26.另一方面，电压、功率和频率等性能信息传递给协调控制智能体，经过对信息的学习和估计，并结合数据库信息生成二次决定，传递给行为模块，从而对子站的二次智能体控
制得以实现。
27.根据图理论将物理和通信链路复杂的多智能体系统引入到代数理论，建立基于图理论的多站融合综合能源系统拓扑模型。
28.如图3所示，电力系统中分布式电源1-n通过线路传输，控制信号通过网络传输，每个分布式电源将自身的电压、功率等信号与其他源交互，简化图则为图4所示。
29.子站中的每一个分布式电源的控制部分都可以看作一个二级智能体，多个智能体的集合便构成了有向图g＝(v,e)的节点集v＝{v1,...vn}，而不同的智能体之间用来通信的链路集便构成了有向图的边集e∈v
×
v，信息链路间进行数据的交互，不同的增益代表了不同的通信权重，由此得到权重图g。
30.结合离散数学中赋权图的理论，智能体间信息是否交互可由权重图g的邻接矩阵的元素值表示，当且仅当一个智能体与临近智能体间没有信息交互时，邻接矩阵的对应元素值为0，从而根据子站系统的物理和通信模型构建相应的有向权重图和邻接矩阵。
31.如图5所示为含有4个分布式电源的物理模型图，将图中的分布式电源dgi用节点xi表示，节点间的连接线a
ij
表示对应的分布式电源间有信息交互，得到如图6所示权重图，a
ij
作为元素组成关联矩阵a，仅当相邻分布式电源间没有通信时a
ij
的值为0，从而得到下面的邻接矩阵。
[0032][0033]
形成多站融合综合能源系统的多智能体系统模型以及子站与子站之间的互联数学模型，最终得到基于图理论的多站融合综合能源系统拓扑模型。
[0034]
本技术的技术方案设计基于通信交互的多站融合综合能源系统系统架构，考虑到通信链路的复杂度造成的系统控制难度增加，引入多智能体系统，构建基于多智能体系统的分层分布式协调控制结构，并且使用图理论的引入使物理模型图像化，简单清晰，对子站的控制清晰地体现在权重图和邻接矩阵中，让整体的控制更加方便可靠。
[0035]
上述内容仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。