基于多Agent系統(tǒng)的微電網(wǎng)分布式網(wǎng)絡(luò)化控制研究.pdf

1、化石燃料的燃燒會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染和能源危機(jī)等問題，許多國(guó)家空氣污染的罪魁禍?zhǔn)拙褪且驗(yàn)槭褂没剂习l(fā)電。因此，利用風(fēng)能、光能等可再生能源取代化石燃料發(fā)電，已經(jīng)成為一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。近年來，依托可再生能源發(fā)電的分布式發(fā)電（DG）得到了快速發(fā)展，而微電網(wǎng)作為分布式發(fā)電的有效管理形式，對(duì)于提高可再生能源的利用率，減少環(huán)境污染和緩解能源危機(jī)，提高供電可靠性和穩(wěn)定性具有重大的意義。但是，可再生能源發(fā)電依賴于外界環(huán)境，其輸出具有明顯的隨機(jī)性，而負(fù)荷需求

2、具有波動(dòng)性，同時(shí)，微電網(wǎng)本身的慣性較小，以及潮流出現(xiàn)雙向流動(dòng)等，這些因素的相互作用，使得微電網(wǎng)的控制變得非常困難。依照微電網(wǎng)的分布式特性，研究微電網(wǎng)的分布式網(wǎng)絡(luò)化控制，為保證微電網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行提供了新的思路和方法。
　　本文基于分布式的多Agent系統(tǒng)（MAS），構(gòu)建了微電網(wǎng)雙層控制模型，研究微電網(wǎng)的控制和能量管理。首先，提出一種含通信網(wǎng)絡(luò)的微電網(wǎng)分布式網(wǎng)絡(luò)化控制方法，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)平衡和可控 DG功率按容量分配。然后，對(duì)此方法

3、進(jìn)行推廣，提出一種控制與能量管理融合的框架，此框架既能實(shí)現(xiàn)不同的控制方案，又能達(dá)到不同的能量管理目標(biāo)。其次，在此框架下，提出了微電網(wǎng)的容錯(cuò)控制方法，解決了Agent故障下的控制和能量管理問題。最后，在MATLAB/Simulink中搭建數(shù)字仿真平臺(tái)，對(duì)提出的控制方法進(jìn)行測(cè)試。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括：
　?、贋槠鹾衔㈦娋W(wǎng)的分布式特性，基于多 Agent系統(tǒng)，本文建立了微電網(wǎng)雙層控制模型，提出一種含通信網(wǎng)絡(luò)的微電網(wǎng)分布式網(wǎng)絡(luò)化控制方法

4、。此雙層控制模型，上層為通信網(wǎng)絡(luò)，下層為微電網(wǎng)。首先，本文給出上層通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造方法，然后，系統(tǒng)地給出從任意通信網(wǎng)絡(luò)推導(dǎo)出Agent分布式控制律的一般方法。其次，從理論上證明，只要Agent按照導(dǎo)出的控制律調(diào)整可控DG的輸出，通過迭代，就能實(shí)現(xiàn)功率按容量分配。最后，在搭建的仿真平臺(tái)上，設(shè)計(jì)了7個(gè)不同的算例，對(duì)導(dǎo)出的控制律進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，即便是環(huán)境和負(fù)載同時(shí)劇烈變化，導(dǎo)出的控制律也能夠保證系統(tǒng)平衡，同時(shí)，滿足功率按容量分配的要求。

5、
　　②為提高控制律的普適性，本文對(duì)上述的微電網(wǎng)控制方法進(jìn)行推廣，提出一種控制與能量管理融合的框架，在統(tǒng)一的框架下，研究微電網(wǎng)控制與能量管理方法。首先，本文給出的融合框架，沿用了下層為微電網(wǎng)，上層為通信網(wǎng)絡(luò)的雙層結(jié)構(gòu)，然后，設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)權(quán)值矩陣，系統(tǒng)地給出分布式控制律的構(gòu)造方法。通過改變權(quán)值矩陣中的一個(gè)參數(shù)，就能實(shí)現(xiàn)不同的控制和能量管理目標(biāo)。其次，從理論上證明，Agent按照導(dǎo)出的控制律對(duì)DG進(jìn)行控制，多次迭代后，DG的輸出將達(dá)到設(shè)定

6、的控制或能量管理目標(biāo)。最后，在仿真平臺(tái)上，從控制和能量管理兩個(gè)方面，對(duì)控制律進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，在環(huán)境和負(fù)載同時(shí)變化的情況下，控制律能夠?qū)崿F(xiàn)一致性輸出、按容量輸出和優(yōu)化增量成本等控制與能量管理目標(biāo)。
　?、蹫樘岣呖刂坡傻聂敯粜裕Y(jié)合上述控制與能量管理融合的框架，針對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)故障，提出一種微電網(wǎng)的容錯(cuò)控制方法。由于此方法能自適應(yīng)地改變控制律參數(shù)，因此，不管通信網(wǎng)絡(luò)是否存在故障，均可使得系統(tǒng)正常運(yùn)行。首先，給出通信網(wǎng)絡(luò)中Agent

7、故障的判定方法，然后，根據(jù)是否接收到鄰居Agent的信息，控制律將自適應(yīng)地進(jìn)行改變。其次，故障Agent恢復(fù)以后，Agent會(huì)重新收集所連接的DG和負(fù)載信息。最后，在仿真平臺(tái)上，對(duì)多種類型Agent故障進(jìn)行容錯(cuò)控制測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，不管是單個(gè)Agent故障，還是多個(gè)不同類型Agent故障，在剩余Agent的控制下，系統(tǒng)仍然能夠正常運(yùn)行，并部分地實(shí)現(xiàn)控制和能量管理目標(biāo)。
　?、転閷?duì)提出的控制方法進(jìn)行測(cè)試，在MATLAB/Simul

8、ink中搭建數(shù)字仿真平臺(tái)。首先，建立了微型燃?xì)廨啓C(jī)、光伏，風(fēng)機(jī)和儲(chǔ)能電池四種不同類型的 DG仿真模型，然后，對(duì)四種仿真模型的基本控制方法，如恒功率（PQ）控制、恒壓恒頻（V/F）控制等，進(jìn)行調(diào)試。其次，將四種仿真模型進(jìn)行組合，建立微電網(wǎng)，同時(shí)，構(gòu)造不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的 Agent通信網(wǎng)絡(luò)，為實(shí)現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)化控制做準(zhǔn)備。最后，利用搭建的數(shù)字仿真平臺(tái)，能夠設(shè)定光照強(qiáng)度和風(fēng)速的變化，按控制律調(diào)節(jié)DG輸出，同時(shí)，能夠設(shè)置延時(shí)、丟包、通信鏈路斷裂以及A