張　平（華電電力科學(xué)研究院，杭州310030）

基于Multi-Agent System智能電廠與智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制研究

張平（華電電力科學(xué)研究院，杭州310030）

智能電網(wǎng)是一種用來保證大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的安全、電力市場優(yōu)化配置等多方面電能問題的解決方案。本文在現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)上，對(duì)智能電網(wǎng)中的一些主要技術(shù)及相關(guān)的發(fā)展、趨向等進(jìn)行了回顧與總結(jié)，在此基礎(chǔ)上提出了基于Multi-Agent System（MAS）的智能電廠與智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制，很大程度上減輕了分布式發(fā)電與大電網(wǎng)的集成問題。

Multi-Agent System；智能電廠；智能電網(wǎng)；協(xié)調(diào)控制

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高，電力方面也有了較大的進(jìn)步，其中特高壓主干電網(wǎng)的建設(shè)和應(yīng)用，促進(jìn)了大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)電力系統(tǒng)的整體安全性和可靠性。加之當(dāng)前嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，使得許多再生能源的發(fā)電技術(shù)成為了不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，尤其是風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等。在整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)中，處于配電側(cè)的分布式發(fā)電需要與輸電側(cè)的發(fā)電方式進(jìn)行同時(shí)的調(diào)配和使用，促進(jìn)通信技術(shù)與信息技術(shù)在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)資源配置達(dá)到更佳的效果。另外一方面，非線性電力設(shè)備的運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)所涉及到的計(jì)算機(jī)設(shè)備的正常工作有較大的影響，體現(xiàn)了對(duì)更高一級(jí)的電力設(shè)備和相關(guān)控制和管理的技術(shù)有著非常迫切的需求。

1　智能電網(wǎng)的特征

對(duì)于智能電網(wǎng)，一直以來并沒有非常明確的定義。一般將其理解為是用來實(shí)現(xiàn)電力輸送能源基礎(chǔ)設(shè)施，并且其中保留有相關(guān)的信息設(shè)施的系統(tǒng)；智能電網(wǎng)的核心目的是實(shí)現(xiàn)電力工程、通信和信息技術(shù)的集成，這是在我國存在的較為普遍的智能電網(wǎng)概念；而在歐洲的一些國家，其重點(diǎn)在于強(qiáng)調(diào)分布式再生能源與集中式發(fā)電廠的互相結(jié)合。智能電網(wǎng)的幾個(gè)突出特點(diǎn)是共同的，如下所述：

（1）自愈性。在智能電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)下，可以實(shí)時(shí)的對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)的掌握和了解，若運(yùn)行中存在故障或異常狀態(tài)，相關(guān)的工作人員可以盡早、及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，并具有針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行排除或解決；系統(tǒng)可以自我恢復(fù)，避免大面積的停電現(xiàn)象，同時(shí)縮短通電時(shí)間，減少對(duì)用電用戶帶來的損失和影響。

（2）用戶互動(dòng)性。智能電網(wǎng)的應(yīng)用，系統(tǒng)與用戶之間的互動(dòng)則是通過智能控制控制中心的交互，客戶可參與到電力交易當(dāng)中。

（3）優(yōu)質(zhì)的電能質(zhì)量。在原有的電能發(fā)電基礎(chǔ)上，利用較先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，將系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)的一些故障較好的解決掉，有利于提供優(yōu)良的電能質(zhì)量。

（4）可再生資源的接入和分布式儲(chǔ)能。同樣利用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)，將兩者相融合，實(shí)現(xiàn)更加快捷方便的電能接入和退出。

（5）提升了整體的電力市場和資產(chǎn)優(yōu)化的管理。將電力系統(tǒng)的運(yùn)行需求和用戶的實(shí)際需求做出有機(jī)結(jié)合，為電力市場的參與者提供一個(gè)更加公平公開的競價(jià)機(jī)會(huì)。

2　智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

智能電網(wǎng)包含有不同架構(gòu)，有分布式發(fā)電的輸電和配電以及Agent結(jié)構(gòu)，分類見圖1。

2.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

通過對(duì)智能網(wǎng)源應(yīng)用現(xiàn)狀及相關(guān)的發(fā)展研究，在未來很長的一段時(shí)間內(nèi)，智能電網(wǎng)的發(fā)展會(huì)與分布式能源同步發(fā)展。結(jié)合已有的數(shù)據(jù)資料和研究信息，提出了基于Multi-Agent System（MAS）的智能電廠與智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)，在這一環(huán)境下，有上級(jí)電網(wǎng)、微電網(wǎng)和原件Agent的合成來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制和管理；這一系統(tǒng)的運(yùn)行應(yīng)用，具有多方面的優(yōu)點(diǎn)：①在不受環(huán)境或其他因素的干擾時(shí)，可以自行控制系統(tǒng)原件的運(yùn)行；同時(shí)可以結(jié)合系統(tǒng)和環(huán)境的條件進(jìn)行自檢，分析可能出現(xiàn)的故障或問題，并進(jìn)行相應(yīng)的解決。②可以與相關(guān)實(shí)體通信連接、融合，起到相輔相成的效果，以更好的解決系統(tǒng)運(yùn)行中存在的故障。③可以結(jié)合的自身的性能和特點(diǎn)，設(shè)置出各不相同的控制策略，以實(shí)現(xiàn)原件控制的最優(yōu)化。

圖1　含分布式發(fā)電的4層Agent結(jié)構(gòu)

2.2集成能量管理和通信體系

結(jié)合實(shí)際的用電需求和電力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，將電力系統(tǒng)抽象化為六個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域，即市場運(yùn)作、輸電、配電、客戶服務(wù)、主發(fā)電和分布式能源；另外需建立起多個(gè)符合系統(tǒng)需求的靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和綜合能源及通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)環(huán)境，環(huán)境建設(shè)前期需要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)密的觀察和分析，做出較為全面的考慮，確保每一個(gè)環(huán)境下的電力需求都具有共同性。

3　智能電網(wǎng)與智能電廠協(xié)調(diào)控制

分布式發(fā)電系統(tǒng)是智能電網(wǎng)與智能電廠協(xié)調(diào)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中包含有多方面的設(shè)備和能源；分布式發(fā)電系統(tǒng)與常規(guī)的發(fā)電網(wǎng)發(fā)電原理不同，因?yàn)榭梢詫⒎植际桨l(fā)電系統(tǒng)理解為在用戶的直接操控下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行或停止，主要是以用戶為中心，結(jié)合用戶的實(shí)際需求而實(shí)現(xiàn)的。

分布式發(fā)電系統(tǒng)由于自身的性能和特點(diǎn)，對(duì)智能電網(wǎng)所帶來的影響有多方面，具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

①在分布式發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)上，使得原來較為單一的電源輻射網(wǎng)絡(luò)變成復(fù)雜的多電源網(wǎng)絡(luò)，從而出現(xiàn)了配電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)線路出現(xiàn)一些比如靈敏度可能變低的問題，影響了電能質(zhì)量，在出現(xiàn)類似問題時(shí)，常用的解決策略主要有：電流敷設(shè)值比較法、孤島檢測法和分布式智能保護(hù)方法。②分布式發(fā)電一定程度上會(huì)引起系統(tǒng)的電壓或發(fā)電頻率出現(xiàn)偏差，影響電壓波動(dòng)及電能的質(zhì)量，所以需要在配電側(cè)增添相應(yīng)的配電系統(tǒng)柔性交流輸電（distribution flexible AC transmission system，DFACTS）設(shè)備來保證電能質(zhì)量的正常。③由于分布式電源具有自主分布和不確定的特點(diǎn)，所以對(duì)其進(jìn)行的管理都較為分散不夠集中，基于此出現(xiàn)的解決方案MAS，可以有效解決這一問題，提升對(duì)分布式電源的管理效率。

通過引入多代理系統(tǒng)（MAS）技術(shù)，在結(jié)合能量段力系統(tǒng)（EMS）及決策支持系統(tǒng)（DSS）的基礎(chǔ)上建立基于MAS的調(diào)度DSS模型，為實(shí)現(xiàn)智能電源、智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制提供了新途徑。該協(xié)調(diào)控制兼顧了分布式發(fā)電單元所需電能質(zhì)量和能量管理要求，采用集中管理和分散獨(dú)立運(yùn)行相結(jié)合的控制策略，運(yùn)用多代理技術(shù)對(duì)各個(gè)分布式電源、負(fù)荷、開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，經(jīng)穩(wěn)定及優(yōu)化計(jì)算后，每隔一定時(shí)間通過控制中心對(duì)分布式發(fā)電代理發(fā)出優(yōu)化指令。該協(xié)調(diào)控制使得智能電網(wǎng)的信息更容易獲取，系統(tǒng)穩(wěn)定性更容易分析，控制器更容易設(shè)計(jì)。

4　結(jié)束語

作者結(jié)合現(xiàn)有的電能網(wǎng)源現(xiàn)狀及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，基于Multi-Agent System的智能電廠與智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)可以滿足靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂菩枨螅沟弥悄茈娋W(wǎng)具有較強(qiáng)的自愈能力，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)快速模擬，為分布式電源更好的接入電能系統(tǒng)打下基礎(chǔ)；在現(xiàn)有的發(fā)展基礎(chǔ)上，電網(wǎng)和智能電表兩者的通信標(biāo)準(zhǔn)需要盡快做出統(tǒng)一，以便更好的實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的提升；另外智能電網(wǎng)在運(yùn)行中所涉及到的設(shè)備、技術(shù)及軟件等都需要在未來的時(shí)間里不斷分析探討和研究，以期將其更好的應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)更好的應(yīng)用效果。

［1］劉威.智能調(diào)度系統(tǒng)中的廠站電壓協(xié)調(diào)控制研究［D］.華北電力大學(xué)（保定），2014.

［2］康洪波，龐 福.基于Multi-agent的智能電網(wǎng)自動(dòng)化自愈控制系統(tǒng)的研究［J］.電源技術(shù)，2014.

TM76

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2095-2066（2016）26-0052-02

2016-9-1