华北电力大学谭忠富、王尧等:面向智能化调度的微网群能量耦合协调控制策略

电网技术2019-03-14 13:22:08


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面向智能化调度的微网群能量耦合协调控制策略及仿真分析/王尧,李欢欢,鞠立伟,谭忠富,喻小宝

《电网技术》2018年第7期:2232-2239


主要内容

1. 微网及其能量协调控制问题

微电网为多分布式电源、负荷、控制装置以及储能系统等按照一定的拓扑结构组成的网络,通过静态开关连接至常规电网,可以完成自我控制、保护和管理,为解决清洁能源并网问题提供了可靠的解决途径。微网的基本结构如图1所示,其中“AC/DC”为交流直流转换器,以此类推。

图1  微网基本结构示意图

对于由多个微网组成的微网群,各微网自身及其内部的组件可能属于相同或者不同的利益主体。在属相同利益主体的情况下,微网(群)目标为整体利益最大化;在属不同利益主体的情况下,微网(群)的不同利益方之间、整体与局部之间运营目标一般难以匹配,面临能量协调控制问题。

2. 能量协调问题解决方案

多代理系统(multi-agent system,MAS)是当前用于解决能量协调控制问题的主要途径之一。MAS一般以集中控制模式为主,设置中央代理以完成系统的决策和控制,实现与各分布式电源代理之间的交互和协调。集中式控制模式对中央代理的安全运行要求较高,对此分散式控制被提出。分散式控制设置局部控代理优先进行局部优化,再由多个局部控制代理经信息网络进行交流与优化。分布式控制解决了集中式控制的安全隐患问题,但存在局部代理之间交流与大成可以时间增长、设备投资增加等问题。

结合集中式与分布式控制模式的优点与缺陷分析,本文提出基于多代理系统的分层优化控制方案,原理如图2所示。DMS (distributed management system)代理层根据系统总体目标设置并对MGCC (Micro-grid central controller)代理层发送激励信号,进行全局协同。MGCC代理层对下辖的MGCE(micro-grid controllable elements)代理发出优化控制信号,实现内部能源平衡与自治。MGCE代理监视各类负荷、分布式电源和储能的运行,并响应MGCC代理发出的控制指令。系统总体与各微网内部的供需平衡与各类约束分别由DMS代理与MGCC代理进行检验和控制。通过区域自治和全局协同将多代理系统的集中控制与分散控制模式相结合,实现整体目标与局部目标之间的均衡。

图2  微电网代理协调控制原理

3. 方案的执行流程

MGCC代理在DMS代理的激励信号协同指导下,完成内部自治实现能量平衡和调度优化。各MGCC代理之间不直接进行交互,由DMS代理统一进行全局能量协调雨整体的约束校验,具体流程如图3所示。

图3  区域自治控制过程

DMS代理根据各时刻的全局最优化结果向MGCC代理发送该该时刻的激励信号,各MGCC代理根据激励信号得出局部自治优化结果,并将其上报给DMS代理。DMS代理对MGCC代理上报的调度策略进行安全校验,对于不通过校验的策略,DMS代理分别询问各个MGCC代理的负荷与出力调节裕度,并据其上报的裕度重新调整各个MGCC代理的输出策略,由MGCC代理根据信号重新协调内部资源,直到局部与整体均满足局部与整体的安全校验。

4. 结论

基于多代理系统,提出了3层协调能量控制系统架构和分层优化调度模型,兼顾了多代理系统集中控制与分散控制的优势,可实现全局最优化与局部最优化之间的协同,为解决分布式能源附属于不同主体带来的协调控制问题提供有效途径。


后续研究方向

本文提出的微网群能量协调控制方案可以在实现整体与局部之间的优化目标之间的均衡,但必将使得部分微网或分布式机组偏离其经济效益最优的运行方式。考虑到各类电源、储能等元件分属不同的利益主体情况下,促进能量协调控制系统经济可行的内部利益分配问题是需要研究的下一个问题。


参文格式

王尧,李欢欢,鞠立伟,等.面向智能化调度的微网群能量耦合协调控制策略及仿真分析[J].电网技术,2018,42(7):2232-2239.

Wang Yao,Li Huanhuan,Ju Liwei,et al.Coordinated energy coupling control strategy and simulation analysis of microgrid cluster for intelligent scheduling[J].Power System Technology,2018,42(7):2232-2239(in Chinese).


相关文献

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团队介绍

自2007年以来,团队负责人谭忠富作为北京市唯一研究能源的哲学社会科学研究基地首席专家、中国能源互联网研究中心低碳发展与战略研究所所长,组织带领基地和研究所团队,在国内外权威期刊发表论文200余篇,含SCI检索论文60余篇,EI检索论文80余篇;提交咨询报告70余次,部分咨询建议得到了总理、政治局常委的批示;承担国家社会科学基金及重大项目、国家自然科学基金等项目30余项,省部级科研项目80余项;获得省部级及以上奖励30余项;承办国际学术会议10余次;邀请海外学者讲学26人次。



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