一種混合能源發(fā)電系統(tǒng)的多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)控制領域，尤其是設及一種混合能源發(fā)電系統(tǒng)的多模態(tài)協(xié)調(diào) 切換控制方法。
【背景技術】
[0002] 電力作為現(xiàn)代社會的能源命脈產(chǎn)業(yè)，在節(jié)能減排和能源可持續(xù)利用中扮演重要角 色。W信息化技術為依托，采用分布式發(fā)電技術，充分利用清潔、可再生能源，構建混合能源 發(fā)電體系，最大限度地提高能源和環(huán)境效益，是電力行業(yè)實現(xiàn)低碳經(jīng)濟的主要手段。而為了 實現(xiàn)安全可靠和低碳經(jīng)濟之目標，混合能源發(fā)電系統(tǒng)需要具備"主動接納可再生能源發(fā)電、 優(yōu)化配置多能源發(fā)電、智能管理需求側用電"的能力。而維護和提升運=方面能力，一方面 依托能量管理系統(tǒng)來執(zhí)行實時優(yōu)化調(diào)度，另一方面依托單元系統(tǒng)的本地動態(tài)控制來進行實 時調(diào)節(jié)。因此目前多數(shù)的研究集中在W經(jīng)濟環(huán)保為目標的能量優(yōu)化管理問題上W及W安全 穩(wěn)定為目標的就地動態(tài)控制問題上。然而，混合能源發(fā)電系統(tǒng)的分布式發(fā)電單元不僅具有 多樣的連續(xù)動態(tài)行為，它們也具有相互交織的多模態(tài)切換行為，如可再生能源發(fā)電單元的 運行模態(tài)受制于自然條件的隨機啟停常常觸發(fā)相關的儲能裝置充電、放電和停止運行模式 的轉換，運些也會引發(fā)傳統(tǒng)電機熱備用大幅度切換調(diào)節(jié)和冷備用的投退運行，甚至會導致 需求側的甩負荷和負荷恢復等切換行為。若能有效利用多模態(tài)切換背后的邏輯關系，使發(fā) 電單元運行模態(tài)能夠協(xié)調(diào)切換，混合能源系統(tǒng)供電的安全穩(wěn)定性乃至經(jīng)濟性將會大幅度提 高；反之，若忽視或違背多模態(tài)之間的邏輯關系，混合能源系統(tǒng)的供電安全性將會受到威 脅。因此，探索研究混合能源發(fā)電系統(tǒng)多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制技術至關重要。
[0003] 目前針對混合能源發(fā)電系統(tǒng)多模態(tài)切換控制的相關研究很少，本專利發(fā)明人的研 究團隊之前針對微電網(wǎng)提出了基于多智能體的事件觸發(fā)多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制[[IKhun-xia Dou,Bin Liu,Josep M.Guerrero,Event-triggered hybrid control based on multi-agent system for microgrids，IET Generation,Transmission&Distribution，8 (12): 1987-1997,2014]，但是在該研究中，構建事件觸發(fā)切換策略時，沒有充分考慮模態(tài)切 換時間、切換間隔和切換次數(shù)，運容易導致一個事件會觸發(fā)幾個分布式發(fā)電同時切換，甚至 會連續(xù)觸發(fā)切換，盡管切換策略邏輯尚且合理，但現(xiàn)實難W執(zhí)行和實現(xiàn)，因為分布式發(fā)電單 元模態(tài)切換不僅需要一定執(zhí)行時間，也需要一定間隔。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種混合能源發(fā)電系統(tǒng)的多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控 制方法，基于兩層分布式協(xié)調(diào)控制智能體，構建更具合理性和智能性的事件觸發(fā)多模態(tài)協(xié) 調(diào)切換控制，使混合能源發(fā)電系統(tǒng)在大擾動下各分布式發(fā)電單元的運行模態(tài)能夠柔性重組 和智能切換，進而提升其電力供應的安全穩(wěn)定性和低碳經(jīng)濟性。
[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為：
[0006] -種混合能源發(fā)電系統(tǒng)的多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制方法，包括W下步驟：
[0007] 步驟I:構建兩層分布式協(xié)調(diào)控制智能體，所述兩層分布式協(xié)調(diào)控制智能體為:混 合能源發(fā)電系統(tǒng)中每一個分布式發(fā)電單元都設置有一個單元切換控制智能體，用于決策和 執(zhí)行該分布式發(fā)電單元內(nèi)部的事件觸發(fā)多模態(tài)切換控制;所有單元切換控制智能體對應一 個上層協(xié)調(diào)切換控制智能體，該上層協(xié)調(diào)切換控制智能體用于決策分布式發(fā)電單元之間的 事件觸發(fā)多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制；
[0008] 步驟2:在兩層分布式協(xié)調(diào)控制智能體的基礎上，構建混合能源發(fā)電系統(tǒng)的微分混 雜離散并行系統(tǒng)畑PN模型，所述畑PN模型由時、1〇訊。^〇。、？'6、？〇3、1、1〇日、4仇個元素組成， 具體為：
[0009] 分布式發(fā)電單元離散庫所時，包含各分布式發(fā)電單元的運行模態(tài)；
[0010] 分布式發(fā)電單元離散變遷Td,包含各分布式發(fā)電單元的事件觸發(fā)運行模態(tài)切換行 為；
[0011] 分布式發(fā)電單元微分庫所Pdf,包含各分布式發(fā)電單元的連續(xù)動態(tài)行為；
[0012] 分布式發(fā)電單元微分變遷Tdf,包含各分布式發(fā)電單元的動態(tài)行為；
[OOU]前弧函數(shù)Pre,定義為1;
[0014]后弧函數(shù)化S，定義為1;
[0015] 時間映射T，包含各分布式發(fā)電單元的離散變遷和微分變遷所需的觸發(fā)時間；
[0016] 分布式發(fā)電單元的初始標識Mdo,包含各分布式發(fā)電單元的初始運行模態(tài)；
[0017] 弧An，4v G [俏 X 而)U 促 X 戶。)]U [(尸。X ) U (r0p X 戶。)]，且滿足
[001引：促梅urw)=0，訴U尸w)U化郵。,）；^0;
[0019] 步驟3:單元切換控制智能體決策和執(zhí)行分布式發(fā)電單元內(nèi)部的事件觸發(fā)多模態(tài) 切換控制，觸發(fā)DHPN模型中的時、Td、時F、Tdf隨T產(chǎn)生相對應的變遷；
[0020] 步驟4:上層協(xié)調(diào)切換控制智能體決策分布式發(fā)電單元之間的事件觸發(fā)多模態(tài)協(xié) 調(diào)切換控制，通過交互行為發(fā)送到各單元切換控制智能體執(zhí)行，并觸發(fā)DHPN模型中的時、Td、 時f、Tdf隨T產(chǎn)生相對應的變遷。
[0021] 進一步的，本發(fā)明的混合能源發(fā)電系統(tǒng)的多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制方法，所述分布式 發(fā)電單元包括電池發(fā)電單元、光伏發(fā)電單元、微輪發(fā)電單元、燃料電池發(fā)電單元、負荷發(fā)電 單元、超級電容發(fā)電單元和風力發(fā)電單元，分別利用普通蓄電池、太陽能電池、微輪、燃料電 池、負荷、超級電容和風力來發(fā)電。
[0022] 進一步的，本發(fā)明的混合能源發(fā)電系統(tǒng)的多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制方法，所述步驟3中 的單元切換控制智能體決策和執(zhí)行分布式發(fā)電單元內(nèi)部的事件觸發(fā)多模態(tài)切換控制，具體 為：
[0023] 步驟3-1:根據(jù)各分布式發(fā)電單元的多模態(tài)切換特性，構建約束違反函數(shù)；
[0024] 步驟3-2:對應每個約束違反函數(shù)，單元切換控制智能體按照分布式發(fā)電單元各模 態(tài)之間的邏輯關系設計并執(zhí)行模態(tài)切換控制。
[0025] 進一步的，本發(fā)明的混合能源發(fā)電系統(tǒng)的多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制方法，所述步驟4中 的上層協(xié)調(diào)切換控制智能體決策分布式發(fā)電單元之間的事件觸發(fā)多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制，并 通過交互行為發(fā)送到各單元切換控制智能體執(zhí)行，具體為：
[0026] 步驟4-1:基于電壓安全性預估指標，提出不安全事件組態(tài)預判；
[0027] 步驟4-2:對應每種不安全事件組態(tài)，上層協(xié)調(diào)切換控制智能體按照分布式發(fā)電單 元之間的邏輯優(yōu)化關系設計模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制；
[0028] 步驟4-3:上層協(xié)調(diào)切換控制智能體通過交互行為將模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制發(fā)送至單 元切換控制智能體；
[0029] 步驟4-4:各單元切換控制智能體執(zhí)行對應的協(xié)調(diào)切換控制。
[0030] 進一步的，本發(fā)明的混合能源發(fā)電系統(tǒng)的多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制方法，所述交互行 為具體為：同等級智能體之間為非主從交互行為，單元切換控制智能體與上層協(xié)調(diào)切換控 制智能體之間為主從交互行為。
[0031] 本發(fā)明采用W上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有W下技術效果：
[0032] 1、本發(fā)明利用多智能體技術構建多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制策略，在多智能體技術平臺 下，每個單元切換控制智能體不僅能獨立決策和執(zhí)行內(nèi)部的模態(tài)切換控制策略，進而實現(xiàn) 其安全運行的控制目標，它們也能通過與上層協(xié)調(diào)切換控制智能體的交互行為來調(diào)整自己 的決策，使多智能體在相互協(xié)作的環(huán)境下智能地執(zhí)行各分布式發(fā)電單元之間的模態(tài)協(xié)調(diào)切 換控制策略，進而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的安全性控制目標；
[0033] 2、本發(fā)明提出基于約束違反函數(shù)來構建分布式發(fā)電單元內(nèi)部的事件觸發(fā)模態(tài)切 換控制的設計方法，進而使每個分布式發(fā)電單元按照模態(tài)切換邏輯關系W-定的切換時 間、切換間隔和切換順序來進行智能切換；
[0034] 3、本發(fā)明提出基于電壓預估指標和不安全事件預判來構建分布式發(fā)電單元之間 的事件觸發(fā)模態(tài)切換協(xié)調(diào)控制和執(zhí)行的設計方法，進而使所有的分布式發(fā)電單元按照它們 之間模態(tài)切換優(yōu)化邏輯關系W-定的切換時間、切換間隔和切換順序來進行協(xié)調(diào)切換。
【附圖說明】
[0035] 圖1是本發(fā)明的混合能源發(fā)電系統(tǒng)的多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制方法流程圖；
[0036] 圖2是本發(fā)明的混合能源發(fā)電系統(tǒng)的多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制結構圖；
[0037] 圖3是本發(fā)明的混合能源發(fā)電系統(tǒng)的多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制模型。
【具體實施方式】
[0038] 下面詳細描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0039] 如圖1所示的混合能源發(fā)電系統(tǒng)的多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制方法流程圖，包括W下步 驟：
[0040] 步驟1:構建兩層分布式協(xié)調(diào)控制智能體，所述兩層分布式協(xié)調(diào)控制智能體為:混 合能源發(fā)電系統(tǒng)中每一個分布式發(fā)電單元都設置有一個單元切換控制智能體，用于決策和 執(zhí)行該分布式發(fā)電單元內(nèi)部的事件觸發(fā)多模態(tài)切換控制;所有單元切換控制智能體對應一 個上層協(xié)調(diào)切換控制智能體，該上層協(xié)調(diào)切換控制智能體用于決策分布式發(fā)電單元之間的 事件觸發(fā)多模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制；