專利名稱：多時間尺度微網(wǎng)能量優(yōu)化管理體系結(jié)構(gòu)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是電力系統(tǒng)中新能源應用和微網(wǎng)技術(shù)，具體涉及的是一種基于多目標和動態(tài)合同網(wǎng)協(xié)議的多時間尺度微網(wǎng)能量優(yōu)化管理管理體系結(jié)構(gòu)及其方法。
背景技術(shù)：
微網(wǎng)是一種新型能源網(wǎng)絡化供應與管理技術(shù)，便利了分布式能源系統(tǒng)的接入，同時可實現(xiàn)需求側(cè)管理及現(xiàn)有能源的最大化利用。它具有靈活的運行方式和可調(diào)度性能，可實現(xiàn)自我控制、保護和管理等自治功能。由于具有間歇性的分布式發(fā)電一般占有較大比例，微網(wǎng)系統(tǒng)承受擾動的能力相對較弱。為了規(guī)避分布式發(fā)電的隨機波動給電網(wǎng)造成的巨大威脅，以往的電網(wǎng)調(diào)度中，會在機組經(jīng)濟分配過程中為電網(wǎng)預留大量調(diào)頻和備用容量，這部分容量可以說是低效而高成本的，為了電網(wǎng)的可靠性而損失經(jīng)濟性的做法。為了充分發(fā)揮分布式發(fā)電的優(yōu)勢，維護系統(tǒng)穩(wěn)定，改善電能質(zhì)量，可以利用用戶側(cè)靈活可調(diào)度的需求響應資 源，同時在系統(tǒng)中配置一定容量的微型燃氣輪機和儲能單元，平衡分布式發(fā)電和負荷的隨機波動，兼顧電網(wǎng)運行的可靠性、經(jīng)濟性和環(huán)保性。I) 現(xiàn)有技術(shù)中，微網(wǎng)的管理只考慮分布式電源，雖然能達到能量優(yōu)化，但是由于分布式發(fā)電的間歇性、不連續(xù)性，主電網(wǎng)為了維持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，需為之準備大量低效而高成本的調(diào)頻和備用容量，反而損失了經(jīng)濟性和環(huán)境效益；
2)現(xiàn)有技術(shù)只考慮了單一時間尺度上的能量優(yōu)化，沒有實現(xiàn)整個調(diào)度過程中，多時間尺度上的優(yōu)化協(xié)調(diào)。而由于分布式電源的發(fā)電狀態(tài)隨機性很強，能量管理計劃需要經(jīng)常調(diào)整，以往單一時間尺度的優(yōu)化并不能保證能量管理的經(jīng)濟性；
3)現(xiàn)有技術(shù)大多設立一個中央能量管理系統(tǒng)，進行全局控制，沒有考慮任務的分解，和個體之間的協(xié)調(diào)，導致系統(tǒng)魯棒性較差，響應時間較長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是在于彌補分布式電源發(fā)電的間歇性和不連續(xù)性的缺陷，而提供一種基于多目標和動態(tài)合同網(wǎng)協(xié)議的多時間尺度微網(wǎng)能量優(yōu)化管理體系結(jié)構(gòu)及其方法，提高系統(tǒng)的魯棒性，縮短響應時間；從多時間尺度上進行各模塊的任務協(xié)調(diào)，保證環(huán)境效益和電網(wǎng)全周期運行的經(jīng)濟性。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)
多時間尺度微網(wǎng)能量優(yōu)化管理體系結(jié)構(gòu)，其是將微網(wǎng)的能量優(yōu)化管理問題分解為日前優(yōu)化管理、實時優(yōu)化管理、超短期優(yōu)化管理來決定分布式發(fā)電設備的運行狀態(tài)，對應的時間尺度分別為I天、I小時、15分鐘，其優(yōu)化管理目標逐漸從經(jīng)濟性、環(huán)境效益到安全性、速動性過渡。該體系結(jié)構(gòu)包采用的是以MAS (Mobile Agent Server)體系構(gòu)架,所述MAS體系構(gòu)架包括多個分布式電源代理Agent,多個分布式電源Agent,多個需求響應代理Agent,多個用戶Agent和一主電網(wǎng)調(diào)度Agent ;主電網(wǎng)調(diào)度Agent用于監(jiān)測Agent重要事件的發(fā)生，并循環(huán)計算能量調(diào)整方案，且發(fā)布招標信息，根據(jù)投標信息和負荷預測結(jié)果給出日前優(yōu)化管理中需求響應和分布式電源的最優(yōu)化能源分配方案，發(fā)布投標結(jié)果給需求響應代理Agent和分布式電源代理Agent。由于分布式發(fā)電的間歇性、隨機性，即使發(fā)電預測精度不斷提高，但其日前優(yōu)化管理偏差仍然較大。實時優(yōu)化管理利用微型燃氣輪機功率可調(diào)節(jié)和緊急需求響應調(diào)度靈活的特點，對日前優(yōu)化管理進行修正。超短期優(yōu)化管理是對電網(wǎng)安全性的進一步保障。三個優(yōu)化管理在時間上分開依次進行，每一級修正上一級 的誤差，而遺留的誤差由下一級來修正，不同時間尺度之間的協(xié)調(diào)總體上體現(xiàn)了“多級協(xié)調(diào)，逐級細化”的原則。各級控制在時間上相互銜接，每一級都要繼承上一級的調(diào)度結(jié)果，并在其上進行進一步修正，盡量減少遺留給下一級的誤差，并且給下一級保留適當?shù)恼{(diào)整能力。本發(fā)明基于激勵的需求響應資源是一種響應度快、靈活性高，經(jīng)濟、環(huán)保性強的可調(diào)度資源，將需求響應資源納入到微網(wǎng)能量管理的范疇，可以高效地平抑負荷波動、進行削峰填谷；其與風力發(fā)電、光伏發(fā)電、微型燃氣輪機等分布式電源相配合，可以穩(wěn)定微網(wǎng)系統(tǒng)的功率輸出，增強分布式發(fā)電系統(tǒng)的可調(diào)度性能；可以保證電能質(zhì)量，提高用戶側(cè)可靠性；可以提供頻率調(diào)節(jié)、瞬時響應備用、旋轉(zhuǎn)備用等輔助服務功能；與此同時可提高電網(wǎng)的輸配電能力、延緩電網(wǎng)升級擴建、降低電網(wǎng)投資成本等。本發(fā)明將可調(diào)度的需求響應資源納入到微網(wǎng)能量管理的范疇，利用用戶側(cè)負荷和儲能設備的可控性和靈活性，彌補分布式電源發(fā)電的間歇性和不連續(xù)性，提高了微網(wǎng)的可調(diào)度性，減少了主電網(wǎng)的調(diào)頻和備用容量；并構(gòu)建MAS體系架構(gòu)，對微網(wǎng)能量管理進行任務分解化和功能模塊化，提高系統(tǒng)的魯棒性，縮短響應時間；在基于多目標和基于動態(tài)合同網(wǎng)協(xié)議的多時間尺度上進行各模塊的任務協(xié)調(diào)，保證環(huán)境效益和電網(wǎng)全周期運行的經(jīng)濟性。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
來詳細說明本發(fā)明；
圖I為本發(fā)明的多時間尺度下適合調(diào)度的分布式電源與需求響應類型；
圖2為本發(fā)明的MAS體系架構(gòu)；
圖3為本發(fā)明的主電網(wǎng)調(diào)度Agent的體系架構(gòu)；
圖4為本發(fā)明的分布式電源代理Agent的體系架構(gòu)；
圖5為本發(fā)明的需求響應代理Agent的體系架構(gòu)；
圖6為本發(fā)明的分布式電源Agent的體系架構(gòu)；
圖7為本發(fā)明的用戶Agent的體系架構(gòu)；
圖8為本發(fā)明的Agent重要事件體系 圖9為本發(fā)明的本發(fā)明的基于多目標和動態(tài)合同網(wǎng)協(xié)議的多時間尺度微網(wǎng)能量管理方法流程示意 圖10為本發(fā)明的基于多目標的日前微網(wǎng)能量優(yōu)化管理方法的流程 圖11為本發(fā)明的基于多目標的日前微網(wǎng)能量優(yōu)化管理方法的流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式
，進一步闡述本發(fā)明。
本發(fā)明將用戶側(cè)需求響應的負荷資源納入到微網(wǎng)能量管理的范疇，提出了從日前調(diào)度到超短期調(diào)度的多時間尺度下，需求響應資源和分布式電源共同參與的，基于多目標和基于動態(tài)合同網(wǎng)協(xié)議的微網(wǎng)能量優(yōu)化管理方法。其中基于多目標的日前微網(wǎng)能量優(yōu)化以招投標為形式，管理策略以缺電補償、激勵補貼、運行成本、折舊成本、環(huán)境效益組成的綜合效益作為目標函數(shù)，全面的考慮了用戶側(cè)負荷可中斷容量限值、發(fā)電單元功率輸出限值、爬坡約束，儲能單元存儲容量約束、交互最大容量等約束條件，利用遺傳優(yōu)化算法尋求中標的最優(yōu)組合，并將中標信息下達給用戶側(cè)和分布式電源；基于動態(tài)合同網(wǎng)協(xié)議的實時和超短期微網(wǎng)能量優(yōu)化管理以MAS體系為框架，設計動態(tài)合同網(wǎng)協(xié)議為管理策略，進行Agent之間的協(xié)作與協(xié)調(diào)，在電網(wǎng)觸發(fā)Agent的重要事件時，Agent通過既定合同網(wǎng)協(xié)調(diào)策略進行Agent內(nèi)部與不同Agent之間的協(xié)作，以安全性和速動性為準則，保證微網(wǎng)系統(tǒng)以最優(yōu)的方式運行。并提出調(diào)度評價體系，對于每次調(diào)度后的各類資源進行評價打分，在下次招投標過程中，對調(diào)度資源給出對應的權(quán)重。參見圖1，本發(fā)明一種基于多目標和動態(tài)合同網(wǎng)協(xié)議的多時間尺度微網(wǎng)能量優(yōu)化管理體系結(jié)構(gòu)及其方法，其是將可調(diào)度的需求響應資源納入到微網(wǎng)能量管理的范疇，利用 用戶側(cè)負荷和儲能設備的可控性和靈活性，彌補分布式電源發(fā)電的間歇性和不連續(xù)性；并對微網(wǎng)能量管理進行任務分解化和功能模塊化，提高系統(tǒng)的魯棒性，縮短響應時間，從多時間尺度上進行各模塊的任務協(xié)調(diào)，保證環(huán)境效益和電網(wǎng)全周期運行的經(jīng)濟性。本發(fā)明將用戶側(cè)需求響應的負荷資源納入到微網(wǎng)能量管理的范疇，提出了從日前調(diào)度到超短期調(diào)度的多時間尺度下，需求響應資源和分布式電源共同參與的，基于多目標和基于動態(tài)合同網(wǎng)協(xié)議的微網(wǎng)能量優(yōu)化管理體系結(jié)構(gòu)及其方法。其中基于多目標的日前微網(wǎng)能量優(yōu)化以招投標為形式，管理策略以缺電補償、激勵補貼、運行成本、折舊成本、環(huán)境效益組成的綜合效益作為目標函數(shù)，全面的考慮了用戶側(cè)負荷可中斷容量限值、發(fā)電單元功率輸出限值、爬坡約束，儲能單元存儲容量約束、交互最大容量等約束條件，利用遺傳優(yōu)化算法尋求中標的最優(yōu)組合，并將中標信息下達給用戶側(cè)和分布式電源；基于動態(tài)合同網(wǎng)協(xié)議的實時和超短期微網(wǎng)能量優(yōu)化管理以MAS (Mobile Agent Server)體系為框架,設計動態(tài)合同網(wǎng)協(xié)議為管理策略，進行Agent之間的協(xié)作與協(xié)調(diào)，在電網(wǎng)觸發(fā)Agent的重要事件時,Agent通過既定合同網(wǎng)協(xié)調(diào)策略進行Agent內(nèi)部與不同Agent之間的協(xié)作，以安全性和速動性為準則，保證微網(wǎng)系統(tǒng)以最優(yōu)的方式運行。并提出調(diào)度評價體系，對于每次調(diào)度后的各類資源進行評價打分，在下次招投標過程中，對調(diào)度資源給出對應的權(quán)重。為更加闡述本發(fā)明，本發(fā)明的具體實施例如下
本實施例中的基于激勵的需求響應，是一種響應度快、靈活性高，經(jīng)濟、環(huán)保性強的可調(diào)度資源，將需求響應資源納入到微網(wǎng)能量管理的范疇，可以高效地平抑負荷波動、進行削峰填谷；其與風力發(fā)電、光伏發(fā)電、微型燃氣輪機等分布式電源相配合，可以穩(wěn)定微網(wǎng)系統(tǒng)的功率輸出，增強分布式發(fā)電系統(tǒng)的可調(diào)度性能；可以保證電能質(zhì)量，提高用戶側(cè)可靠性；可以提供頻率調(diào)節(jié)、瞬時響應備用、旋轉(zhuǎn)備用等輔助服務功能；與此同時可提高電網(wǎng)的輸配電能力、延緩電網(wǎng)升級擴建、降低電網(wǎng)投資成本等。由此可見，微網(wǎng)能量優(yōu)化管理中計及需求響應資源具有重要意義。微網(wǎng)的能量優(yōu)化管理也屬于大規(guī)模、非線性、多種約束的動態(tài)優(yōu)化問題，同樣適合于分解協(xié)調(diào)的思想。將微網(wǎng)的能量優(yōu)化管理問題分解為日前優(yōu)化管理、實時優(yōu)化管理、超短期優(yōu)化管理來決定分布式發(fā)電設備的運行狀態(tài)，對應的時間尺度分別為I天、I小時、15分鐘，其優(yōu)化管理目標逐漸從經(jīng)濟性、環(huán)境效益到安全性、速動性過渡。由于分布式發(fā)電的間歇性、隨機性，即使發(fā)電預測精度不斷提高，但其日前優(yōu)化管理偏差仍然較大。實時優(yōu)化管理利用微型燃氣輪機功率可調(diào)節(jié)和緊急需求響應調(diào)度靈活的特點，對日前優(yōu)化管理進行修正。超短期優(yōu)化管理是對電網(wǎng)安全性的進一步保障。三個環(huán)節(jié)在時間上分開依次進行，每一級修正上一級的誤差，而遺留的誤差由下一級來修正，不同時間尺度之間的協(xié)調(diào)總體上體現(xiàn)了 “多級協(xié)調(diào)，逐級細化”的原則。各級控制在時間上相互銜接，每一級都要繼承上一級的調(diào)度結(jié)果，并在其上進行進一步修正，盡量減少遺留給下一級的誤差，并且給下一級保留適當?shù)恼{(diào)整能力。參見圖1，根據(jù)各需求響應和分布式電源類型的響應時間、調(diào)度靈活性等特點，對應下將其分類到各管理級進行調(diào)度光伏發(fā)電、風力發(fā)電、可中斷負荷、需求側(cè)競價適合于日前優(yōu)化管理時調(diào)度；微型燃氣輪機、緊急需求響應適合于實時優(yōu)化管理時調(diào)度；蓄電池、直接負荷控制適合于超短期優(yōu)化管理時調(diào)度。本發(fā)明中，基于多目標和動態(tài)合同網(wǎng)協(xié)議的多時間尺度微網(wǎng)能量優(yōu)化管理體系結(jié) 構(gòu)采用的是MAS體系構(gòu)架，由于需求響應和分布式電源的微網(wǎng)能量優(yōu)化管理十分復雜、龐大，需要大量有特殊功能的模塊化成分專門解決能量優(yōu)化管理的某個特定方面，當出現(xiàn)相互關(guān)聯(lián)的問題時，各模塊化成分又能夠相互協(xié)調(diào)，確保處理的正確性。由此可見，MAS的體系架構(gòu)非常適合微網(wǎng)的能量優(yōu)化管理，它通過任務分解和任務協(xié)作提高整體解決問題的能力，克服了單個Agent能力不足、知識不全、信息處理不及時、不準確的缺點。由于MAS中的各個Agent是獨立的，耦合十分松散，需要給出一個良好的體系結(jié)構(gòu)提高MAS解決問題的效率。在本實施例中，圖2是MAS的體系架構(gòu)中各Agent之間信息流的方向，各Agent所要處理的信息和具體功能如下
I主電網(wǎng)調(diào)度Agent:
參見圖3，主電網(wǎng)調(diào)度Agent是用于發(fā)布招標信息，根據(jù)投標信息和負荷預測結(jié)果給出日前優(yōu)化管理中需求響應和分布式電源的最優(yōu)化能源分配方案，發(fā)布投標結(jié)果給需求響應代理Agent和分布式電源代理Agent ;在實時優(yōu)化管理和超短期優(yōu)化管理中，觸發(fā)Agent重要事件，反饋給下層Agent。主電網(wǎng)一直監(jiān)測Agent重要事件的發(fā)生，并循環(huán)計算能量調(diào)整方案(僅到分布式電源代理和需求響應代理層)，包括負荷預測模塊、潮流計算模塊、優(yōu)化決策模塊、通信模塊等。I分布式電源代理Agent :
參見圖4，其是負責對各自分布式電源組中的環(huán)境信息、發(fā)電信息、儲能信息進行監(jiān)測，發(fā)布招投標信息，日前優(yōu)化管理中負責給出本組分布式電源最佳能量分配方案；在實時優(yōu)化管理和超短期優(yōu)化管理中，根據(jù)觸發(fā)的Agent重要事件內(nèi)容，進行內(nèi)部分布式電源的最優(yōu)協(xié)調(diào)和各分布式電源代理之間的最優(yōu)協(xié)調(diào)。但此層代理Agent只負責信息流的處理，電量流不經(jīng)過此層。如果分布式電源有重大變化，及時反饋信息給主電網(wǎng)Agent。分布式電源代理Agent必須代理一定容量的微型燃氣輪機和蓄電池，以使得中標后功率具有一定的可調(diào)性。其包括環(huán)境信息監(jiān)測模塊、發(fā)電信息監(jiān)測模塊、儲能信息監(jiān)測模塊、通信模塊、優(yōu)化決策模塊等。
I需求響應代理Agent
參見圖5，其是負責對各自用戶組中的負荷信息、儲能信息進行監(jiān)測，發(fā)布招投標信息，日前優(yōu)化管理中負責給出本用戶組中最佳負荷中斷和儲能分配方案；在實時優(yōu)化管理和超短期優(yōu)化管理中，根據(jù)觸發(fā)的Agent重要事件內(nèi)容，進行本組負荷和儲能設備的最優(yōu)協(xié)調(diào)和各需求響應代理之間的最優(yōu)協(xié)調(diào)。但此層代理Agent只負責信息流的處理，電量流不經(jīng)過此層。如果負荷或儲能設備有重大變化，及時反饋信息給主電網(wǎng)Agent。包括環(huán)境信息監(jiān)測模塊、負荷信息監(jiān)測模塊、儲能信息監(jiān)測模塊、通信模塊、優(yōu)化決策模塊等。I分布式電源Agent (微型燃氣輪機、風力發(fā)電、光伏發(fā)電、蓄電池)
參見圖6，其是負責發(fā)布投標信息和接受投標命令，對設備進行智能控制，設備狀態(tài)變化必須及時反饋給分布式電源代理Agent。包括發(fā)電、儲能信息預測模塊、執(zhí)行模塊、監(jiān)測模塊、通訊模塊、智能控制模塊等。在分布式電源Agent中，定義一個離散的運行狀態(tài)集合S= {sl, s2, s3, s4}，其中s4為運行狀態(tài)，即在并網(wǎng)時，Agent接受電網(wǎng)調(diào)度指令進行發(fā) 電，或在脫網(wǎng)時向用戶提供電量；s3為熱備用狀態(tài)，發(fā)電機組能達到最大出力，但并未向負荷輸送電力，Agent處于等待電網(wǎng)調(diào)度或用戶需求指令的狀態(tài)；s2為冷備用狀態(tài)，外部自然資源(如風速，光照強度)不能使發(fā)電機組啟動，從而使機組處于待機狀態(tài)，一旦自然資源充足，機組能馬上啟動運行；Si為停機檢修狀態(tài)，發(fā)電設備完全停止運行(如果是風機則風輪停止轉(zhuǎn)動，同時制動閘將轉(zhuǎn)軸固定住)。日前優(yōu)化管理的最終目的就是要尋找處于s4和s3的最優(yōu)分布式電源Agent的集合。實時優(yōu)化管理與超短期優(yōu)化管理只能從s4狀態(tài)的機組中進行協(xié)調(diào)。sl，s2, s3這三種運行模式可以根據(jù)環(huán)境輸入的隨機變化相互轉(zhuǎn)換。I 用戶 Agent
參見圖7，其負責發(fā)布投標信息和接受投標命令，對設備進行智能控制，設備狀態(tài)變化必須及時反饋給需求響應代理Agent。包括執(zhí)行模塊、監(jiān)測模塊、通訊模塊、智能控制模塊
坐寸ο本實施例中，參見圖8，“Agent重要事件”的作用是在實時與超短期優(yōu)化能量管理中，使主電網(wǎng)調(diào)度Agent觸發(fā)下級Agent動作。主電網(wǎng)調(diào)度Agent將從自己的感知模塊和通信模塊得到外界事件的輸入，通過對事件的分析與決策來決定或者觸發(fā)其下層Agent狀態(tài)的改變，Agent重要事件分成以下三類
(一)故障事件包括線路潮流越限，節(jié)點電壓越限，傳輸容量越限、參數(shù)值越界、保護信號變位、產(chǎn)生報警信號等事件。主電網(wǎng)調(diào)度Agent通過潮流計算將能量調(diào)整方案發(fā)布給下層 Agent。(二)容量變化事件包括發(fā)電變化、負荷變化、分布式電源變化等情況,主電網(wǎng)調(diào)度Agent根據(jù)反饋的實時信息，計算全網(wǎng)容量變化，并將在原中標情況基礎上進行的容量調(diào)整發(fā)布給下層Agent進行處理。(三)狀態(tài)變化事件負荷和分布式電源的運行狀態(tài)有超過計劃的重大變動，如風力發(fā)電機組運行中，由于葉尖制動系統(tǒng)或變槳系統(tǒng)失靈，瞬時強陣風以及電網(wǎng)頻率波動造成風力發(fā)電機組超速；由于傳動系統(tǒng)故障、葉片狀態(tài)異常等導致的機械不平衡、惡劣電氣故障導致的風力發(fā)電機組振動超過極限值。以上情況的發(fā)生均會使風力發(fā)電機組故障停機，需要停機檢修，分布式電源狀態(tài)出現(xiàn)重大變動。綜上，利用需求響應和分布式電源進行多時間尺度的微網(wǎng)能量優(yōu)化管理流程圖，如圖9所示，利用上述的多時間尺度微網(wǎng)能量優(yōu)化管理方法，所述日前優(yōu)化管理、實時優(yōu)化管理和超短期優(yōu)化管理在時間上分開依次進行，每一級修正上一級的誤差，并繼承上一級的的調(diào)度結(jié)果，而遺留的誤差由下一級來修正；其優(yōu)化管理方法包括適用于日前優(yōu)化管理的基于多目標的微網(wǎng)能量管理方法和基于動態(tài)合同網(wǎng)的實時與超短期微網(wǎng)能量優(yōu)化管理方法。在日前優(yōu)化管理中應用基于多目標的微網(wǎng)能量管理方法，在實時與超短期優(yōu)化管理中應用基于動態(tài)合同網(wǎng)協(xié)議的微網(wǎng)能量管理方法，具體策略內(nèi)容，及實施步驟如下
(一) 基于多目標的日前微網(wǎng)能量優(yōu)化管理策略
參見圖10，基于多目標的日前微網(wǎng)能量優(yōu)化管理方法，其步驟如下
Stepl,主電網(wǎng)調(diào)度Agent給出缺電容量，向下級Agent發(fā)布招標信息。 Step2，收到標書的用戶與分布式電源Agent根據(jù)自身的情況決定是否進行投標，如果投標的話將分別向需求響應和分布式電源代理Agent發(fā)送投標書。Step3,需求響應代理Agent搜集各自負荷中斷與儲能設備的投標情況,根據(jù)投標價格和信用度進行排列，選取投標價格較低和信用較好的前60%用戶參與能量優(yōu)化管理，給出綜合最佳投標容量和投標價格，其余用戶參與下一階段調(diào)度；分布式電源代理Agent搜集各自分布式電源的投標情況，根據(jù)投標價格和機組慣性時間大小進行排列，選取投標價格較低和慣性時間較小的前60%的分布式電源參與能量優(yōu)化管理，綜合給出最佳投標容量和投標價格，其余分布式電源參與下一階段調(diào)度，機組處于運行或熱備用狀態(tài)才能參與投標。需求響應和分布式電源代理Agent將投標結(jié)果反饋給主電網(wǎng)調(diào)度Agent。Step4:主電網(wǎng)調(diào)度Agent根據(jù)目標函數(shù)和約束條件，采用遺傳算法等優(yōu)化算法進行計算，給出符合約束條件的綜合效益最高的能量優(yōu)化管理方案，向下級Agent發(fā)布中標結(jié)果。目標函數(shù)
用戶缺電補償、用戶激勵補貼、分布式電源運行成本、分布式電源折舊成本、環(huán)境效益組成的綜合效益約束條件
用戶側(cè)負荷可中斷容量限值，發(fā)電單元功率輸出限值、爬坡約束，儲能單元存儲容量約束，主網(wǎng)與微網(wǎng)交互最大容量等
St印5 :中標Agent與主電網(wǎng)調(diào)度Agent建立合同關(guān)系，并開始準備執(zhí)行任務，并把下一階段時實際調(diào)度能力反饋給各代理Agent。( 二) 基于動態(tài)合同網(wǎng)的實時與超短期微網(wǎng)能量優(yōu)化管理方法
參見圖11,在MAS中,協(xié)作是Agent間相互作用、確保系統(tǒng)作為一個整體協(xié)調(diào)有效運行的進程，它是MAS的一項重要的特征。MAS研究合作求解的基本內(nèi)容就是多個Agent的交互與協(xié)調(diào)合作，包括協(xié)調(diào)它們的知識、目標、能力、規(guī)劃以及行為等，以實現(xiàn)問題的最優(yōu)求解。具體的說，涉及到通信機制，協(xié)調(diào)策略等內(nèi)容。當Agent收到一個服務請求時,首先看自己是否能獨立完成，若不能，則尋求協(xié)作，選擇合適的合作伙伴并分配任務。協(xié)作的根本目的是解決諸如計算能力、領(lǐng)域知識、信息、方法等資源的短缺。合同網(wǎng)協(xié)議是為了解決多個問題求解器之間的任務分發(fā)而進行的一種合約協(xié)商過程。動態(tài)合同網(wǎng)指的是MAS不僅能在靜態(tài)環(huán)境下實現(xiàn)任務分配，而且還能根據(jù)環(huán)境和主體能力的變化不斷更新協(xié)作內(nèi)容，最終完成全局任務。本實施例中，基于動態(tài)合同網(wǎng)的實時與超短期微網(wǎng)能量優(yōu)化管理方法的具備步驟如下
Stepl:主電網(wǎng)調(diào)度Agent根據(jù)全局電網(wǎng)的情況觸發(fā)Agent重要事件，并根據(jù)需求響應與分布式電源代理Agent的備用情況(此處備用是圖3中所指對應實時和超短期微網(wǎng)能量優(yōu)化管理中適合調(diào)用的需求響應與分布式電源類型)，向所有代理Agent招標。步驟二，需求響應與分布式電源代理Agent在原中標情況基礎上向用戶Agent和分布式電源Agent下發(fā)容量調(diào)整要求。如內(nèi)部不能完成容量調(diào)整要求，將尋求各代理Agen t之間的協(xié)調(diào)合作完成全局目標。步驟三，將協(xié)調(diào)合作結(jié)果反饋給主電網(wǎng)調(diào)度Agent判斷。Step4:最終中標的Agent與主電網(wǎng)調(diào)度Agent建立合同關(guān)系，開始執(zhí)行任務，并把任務結(jié)果反饋給主電網(wǎng)調(diào)度Agent。Step5:主電網(wǎng)調(diào)度Agent對日前、實時、超短期優(yōu)化管理中，中標代理Agent的任務執(zhí)行情況進行評估，修改其在目標函數(shù)中的權(quán)重。Step6:代理Agent對日前、實時、超短期優(yōu)化管理中，用戶和分布式電源Agent的任務執(zhí)行情況進行評估，修改其根據(jù)信用度、投標價格和機組慣性時間的排序情況。每階段中標的Agent在下一調(diào)度階段如果不能完成調(diào)度任務，則可向其他代理Agent購買任務余額，否則此缺額容量會受到電網(wǎng)調(diào)度Agent的處罰，同理，如有超額容量可進行買賣。本發(fā)明將需求響應資源納入到微網(wǎng)能量管理的范疇，可以高效地平抑負荷波動、進行削峰填谷；其與風力發(fā)電、光伏發(fā)電、微型燃氣輪機等分布式電源相配合，可以穩(wěn)定微網(wǎng)系統(tǒng)的功率輸出，增強分布式發(fā)電系統(tǒng)的可調(diào)度性能；可以保證電能質(zhì)量，提高用戶側(cè)可靠性；可以提供頻率調(diào)節(jié)、瞬時響應備用、旋轉(zhuǎn)備用等輔助服務功能；與此同時可提高電網(wǎng)的輸配電能力、延緩電網(wǎng)升級擴建、降低電網(wǎng)投資成本等。由此可見，微網(wǎng)能量優(yōu)化管理中計及需求響應資源具有重要意義。本發(fā)明彌補分布式電源發(fā)電的間歇性和不連續(xù)性的不足，提高系統(tǒng)的魯棒性，縮短響應時間；從多時間尺度上進行各模塊的任務協(xié)調(diào)，保證環(huán)境效益和電網(wǎng)全周期運行的經(jīng)濟性。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.多時間尺度微網(wǎng)能量優(yōu)化管理體系結(jié)構(gòu)，其特征在于，根據(jù)各需求響應和分布式電源類型的響應時間尺度從長至短的順序，可分為日前優(yōu)化管理、實時優(yōu)化管理和超短期優(yōu)化管理；所述多時間尺度微網(wǎng)能量優(yōu)化管理體系結(jié)構(gòu)采用的是MAS體系構(gòu)架，所述MAS體系構(gòu)架包括； 多個分布式電源代理Agent，負責對各自用戶組中的負荷信息、儲能信息進行監(jiān)測，發(fā)布招投標信息，日前優(yōu)化管理中負責給出本用戶組中最佳負荷中斷和儲能分配方案； 多個分布式電源Agent，負責發(fā)布投標信息和接受投標命令，對設備進行智能控制，設備狀態(tài)變化必須及時反饋給分布式電源代理Agent ； 多個需求響應代理Agent，負責對各自用戶組中的負荷信息、儲能信息進行監(jiān)測，發(fā)布招投標信息，日前優(yōu)化管理中負責給出本用戶組中最佳負荷中斷和儲能分配方案； 多個用戶Agent，負責發(fā)布投標信息和接受投標命令，對設備進行智能控制，設備狀態(tài)變化必須及時反饋給需求響應代理Agent ； 一主電網(wǎng)調(diào)度Agent，用于監(jiān)測Agent重要事件的發(fā)生，并循環(huán)計算能量調(diào)整方案，且發(fā)布招標信息，根據(jù)投標信息和負荷預測結(jié)果給出日前優(yōu)化管理中需求響應和分布式電源的最優(yōu)化能源分配方案，發(fā)布投標結(jié)果給需求響應代理Agent和分布式電源代理Agent。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多時間尺度微網(wǎng)能量優(yōu)化管理體系結(jié)構(gòu)，其特征在于，在實時優(yōu)化管理和超短期優(yōu)化管理中，所述分布式電源代理Agent根據(jù)觸發(fā)的Agent重要事件內(nèi)容，進行內(nèi)部分布式電源的最優(yōu)協(xié)調(diào)和各分布式電源代理之間的最優(yōu)協(xié)調(diào)；如果分布式電源有重大變化，及時反饋信息給主電網(wǎng)Agent。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多時間尺度微網(wǎng)能量優(yōu)化管理體系結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述分布式電源代理Agent代理一定容量的微型燃氣輪機和蓄電池，所述分布式電源代理Agent包括環(huán)境信息監(jiān)測模塊、發(fā)電信息監(jiān)測模塊、儲能信息監(jiān)測模塊、通信模塊、優(yōu)化決策模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多時間尺度微網(wǎng)能量優(yōu)化管理體系結(jié)構(gòu)，其特征在于，在實時優(yōu)化管理和超短期優(yōu)化管理中，所述需求響應代理Agent根據(jù)觸發(fā)的Agent重要事件內(nèi)容，進行本組負荷和儲能設備的最優(yōu)協(xié)調(diào)和各需求響應代理之間的最優(yōu)協(xié)調(diào)；如果負荷或儲能設備有重大變化，及時反饋信息給主電網(wǎng)Agent ;所述需求響應代理Agent包括環(huán)境信息監(jiān)測模塊、負荷信息監(jiān)測模塊、儲能信息監(jiān)測模塊、通信模塊、優(yōu)化決策模塊。
5.利用權(quán)利要求I至4任意一項所述的多時間尺度微網(wǎng)能量優(yōu)化管理體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化管理方法，其特征在于，所述日前優(yōu)化管理、實時優(yōu)化管理和超短期優(yōu)化管理在時間上分開依次進行，每一級修正上一級的誤差，并繼承上一級的的調(diào)度結(jié)果，而遺留的誤差由下一級來修正；其優(yōu)化管理方法包括適應于日前優(yōu)化管理的基于多目標的微網(wǎng)能量管理方法和基于動態(tài)合同網(wǎng)的實時與超短期微網(wǎng)能量優(yōu)化管理方法。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的優(yōu)化管理方法，其特征在于，所述基于多目標的微網(wǎng)能量管理方法，其步驟 步驟一，主電網(wǎng)調(diào)度Agent給出缺電容量，向下級Agent發(fā)布招標信息； 步驟二，收到標書的用戶與分布式電源Agent根據(jù)自身的情況決定是否進行投標，如果投標的話將分別向需求響應和分布式電源代理Agent發(fā)送投標書； 步驟三，需求響應代理Agent搜集各自負荷中斷與儲能設備的投標情況，根據(jù)投標價格和信用度進行排列；分布式電源代理Agent搜集各自分布式電源的投標情況，根據(jù)投標價格和機組慣性時間大小進行排列；需求響應代理Agent和分布式電源代理Agent分別選取綜合最佳投標容量和投標價格的用戶，將投標結(jié)果反饋給主電網(wǎng)調(diào)度Agent，其余用戶參與下一階段調(diào)度； 步驟四，主電網(wǎng)調(diào)度Agent根據(jù)目標函數(shù)和約束條件，采用優(yōu)化算法進行計算，給出符合約束條件的綜合效益最高的能量優(yōu)化管理方案，向下級Agent發(fā)布中標結(jié)果； 步驟五，中標Agent與主電網(wǎng)調(diào)度Agent建立合同關(guān)系，并開始準備執(zhí)行任務，并把下一階段時實際調(diào)度能力反饋給各代理Agent。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的優(yōu)化管理方法，其特征在于，上述步驟三中，需求響應代理Agent選取投標價格較低和信用較好的前60%用戶參與能量優(yōu)化管理，給出綜合最佳投標容量和投標價格；分布式電源代理Agent選取投標價格較低和慣性時間較小的前60%的分布式電源參與能量優(yōu)化管理，給出綜合最佳投標容量和投標價格；所述步驟中，所述優(yōu)化算法采用是遺傳優(yōu)化算法。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7任意一項所述的優(yōu)化管理方法，其特征在于，所述基于動態(tài)合同網(wǎng)的實時與超短期微網(wǎng)能量優(yōu)化管理方法，其適應于實時優(yōu)化管理進和超短期優(yōu)化管理，其方法步驟如下 (1)主電網(wǎng)調(diào)度Agent根據(jù)全局電網(wǎng)的情況觸發(fā)Agent重要事件，并根據(jù)需求響應與分布式電源代理Agent的備用情況，向所有代理Agent招標； (2)需求響應與分布式電源代理Agent在原中標情況基礎上向用戶Agent和分布式電源Agent下發(fā)容量調(diào)整要求； (3)將協(xié)調(diào)合作結(jié)果反饋給主電網(wǎng)調(diào)度Agent判斷； (4)最終中標的Agent與主電網(wǎng)調(diào)度Agent建立合同關(guān)系，開始執(zhí)行任務，并把任務結(jié)果反饋給主電網(wǎng)調(diào)度Agent ； (5)主電網(wǎng)調(diào)度Agent對日前、實時、超短期優(yōu)化管理中，中標代理Agent的任務執(zhí)行情況進行評估，修改其在目標函數(shù)中的權(quán)重； (6)代理Agent對日前、實時、超短期優(yōu)化管理中，用戶和分布式電源Agent的任務執(zhí)行情況進行評估，修改其根據(jù)信用度、投標價格和機組慣性時間的排序情況。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的優(yōu)化管理方法，其特征在于，上述步驟(2)，如內(nèi)部不能完成容量調(diào)整要求，將尋求各代理Agent之間的協(xié)調(diào)合作完成全局目標。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的優(yōu)化管理方法，其特征在于，上述Agent重要事件分成以下三類 (一)故障事件包括線路潮流越限，節(jié)點電壓越限，傳輸容量越限、參數(shù)值越界、保護信號變位、產(chǎn)生報警信號等事件，主電網(wǎng)調(diào)度Agent通過潮流計算將能量調(diào)整方案發(fā)布給下層 Agent ； (二)容量變化事件包括發(fā)電變化、負荷變化、分布式電源變化等情況，主電網(wǎng)調(diào)度Agent根據(jù)反饋的實時信息，計算全網(wǎng)容量變化，并將在原中標情況基礎上進行的容量調(diào)整發(fā)布給下層Agent進行處理； (三)狀態(tài)變化事件負荷和分布式電源的運行狀態(tài)有超過計劃的重大變動。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種多時間尺度下微網(wǎng)能量優(yōu)化管理體系結(jié)構(gòu)及其方法，該體系采用的是MAS體系構(gòu)架，MAS體系構(gòu)架包括多個分布式電源代理Agent，多個分布式電源Agent，多個需求響應代理Agent，多個用戶Agent和一主電網(wǎng)調(diào)度Agent。其中基于動態(tài)合同網(wǎng)協(xié)議的實時和超短期微網(wǎng)能量優(yōu)化以MAS體系為框架，進行Agent之間的協(xié)作與協(xié)調(diào)，在電網(wǎng)觸發(fā)Agent的重要事件時，Agent通過既定合同網(wǎng)協(xié)調(diào)策略進行Agent內(nèi)部與不同Agent之間的協(xié)作，以安全性和速動性為準則，保證微網(wǎng)系統(tǒng)以最優(yōu)的方式運行。本發(fā)明彌補分布式電源發(fā)電的間歇性和不連續(xù)性的缺陷，提高系統(tǒng)的魯棒性，縮短響應時間，保證環(huán)境效益和電網(wǎng)全周期運行的經(jīng)濟性。
文檔編號G06Q10/06GK102810186SQ20121026935
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者宗柳, 孫純軍, 王作民, 朱東升, 錢康, 牛濤, 李桃, 王瑩 申請人:江蘇省電力設計院