基于多Agent系統(tǒng)的微電網分布式網絡化控制研究.pdf

1、化石燃料的燃燒會導致環(huán)境污染和能源危機等問題，許多國家空氣污染的罪魁禍首就是因為使用化石燃料發(fā)電。因此，利用風能、光能等可再生能源取代化石燃料發(fā)電，已經成為一個重要的發(fā)展趨勢。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，而微電網作為分布式發(fā)電的有效管理形式，對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，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性，而負荷需求

2、具有波動性，同時，微電網本身的慣性較小，以及潮流出現雙向流動等，這些因素的相互作用，使得微電網的控制變得非常困難。依照微電網的分布式特性，研究微電網的分布式網絡化控制，為保證微電網安全、可靠運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），構建了微電網雙層控制模型，研究微電網的控制和能量管理。首先，提出一種含通信網絡的微電網分布式網絡化控制方法，實現微電網系統(tǒng)平衡和可控 DG功率按容量分配。然后，對此方法

3、進行推廣，提出一種控制與能量管理融合的框架，此框架既能實現不同的控制方案，又能達到不同的能量管理目標。其次，在此框架下，提出了微電網的容錯控制方法，解決了Agent故障下的控制和能量管理問題。最后，在MATLAB/Simulink中搭建數字仿真平臺，對提出的控制方法進行測試。本文的主要研究內容包括：
　?、贋槠鹾衔㈦娋W的分布式特性，基于多 Agent系統(tǒng)，本文建立了微電網雙層控制模型，提出一種含通信網絡的微電網分布式網絡化控制方法

4、。此雙層控制模型，上層為通信網絡，下層為微電網。首先，本文給出上層通信網絡的構造方法，然后，系統(tǒng)地給出從任意通信網絡推導出Agent分布式控制律的一般方法。其次，從理論上證明，只要Agent按照導出的控制律調整可控DG的輸出，通過迭代，就能實現功率按容量分配。最后，在搭建的仿真平臺上，設計了7個不同的算例，對導出的控制律進行測試。測試結果表明，即便是環(huán)境和負載同時劇烈變化，導出的控制律也能夠保證系統(tǒng)平衡，同時，滿足功率按容量分配的要求。

5、
　?、跒樘岣呖刂坡傻钠者m性，本文對上述的微電網控制方法進行推廣，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，上層為通信網絡的雙層結構，然后，設計動態(tài)權值矩陣，系統(tǒng)地給出分布式控制律的構造方法。通過改變權值矩陣中的一個參數，就能實現不同的控制和能量管理目標。其次，從理論上證明，Agent按照導出的控制律對DG進行控制，多次迭代后，DG的輸出將達到設定

6、的控制或能量管理目標。最后，在仿真平臺上，從控制和能量管理兩個方面，對控制律進行測試。測試結果表明，在環(huán)境和負載同時變化的情況下，控制律能夠實現一致性輸出、按容量輸出和優(yōu)化增量成本等控制與能量管理目標。
　?、蹫樘岣呖刂坡傻聂敯粜?，結合上述控制與能量管理融合的框架，針對通信網絡故障，提出一種微電網的容錯控制方法。由于此方法能自適應地改變控制律參數，因此，不管通信網絡是否存在故障，均可使得系統(tǒng)正常運行。首先，給出通信網絡中Agent

7、故障的判定方法，然后，根據是否接收到鄰居Agent的信息，控制律將自適應地進行改變。其次，故障Agent恢復以后，Agent會重新收集所連接的DG和負載信息。最后，在仿真平臺上，對多種類型Agent故障進行容錯控制測試。測試結果表明，不管是單個Agent故障，還是多個不同類型Agent故障，在剩余Agent的控制下，系統(tǒng)仍然能夠正常運行，并部分地實現控制和能量管理目標。
　?、転閷μ岢龅目刂品椒ㄟM行測試，在MATLAB/Simul

8、ink中搭建數字仿真平臺。首先，建立了微型燃氣輪機、光伏，風機和儲能電池四種不同類型的 DG仿真模型，然后，對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，進行調試。其次，將四種仿真模型進行組合，建立微電網，同時，構造不同拓撲結構的 Agent通信網絡，為實現分布式網絡化控制做準備。最后，利用搭建的數字仿真平臺，能夠設定光照強度和風速的變化，按控制律調節(jié)DG輸出，同時，能夠設置延時、丟包、通信鏈路斷裂以及A