李建林,方知進,李雅欣,曾偉

(1.北方工業(yè)大學儲能技術(shù)工程研究中心,北京市 100144；2.國網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學研究院,南昌市 330096)

0 引 言

近年來，移動式儲能技術(shù)的研究和應(yīng)用受到全世界的重點關(guān)注，取得了很大進步。美國、俄羅斯、英國等國家均制定了有關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，并實施了很多促進和支持移動儲能技術(shù)發(fā)展的政策。在中國，隨著“碳達峰、碳中和”的提出，清潔能源大量并入電網(wǎng)，儲能配套設(shè)施占比越來越高，儲能行業(yè)得到空前發(fā)展。移動式儲能技術(shù)被看作智能配電網(wǎng)建設(shè)和微電網(wǎng)發(fā)展不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)，在實現(xiàn)“十四五”及中長期新型儲能發(fā)展目標的過程中，在面對可再生新能源、應(yīng)急場景新需求帶來的挑戰(zhàn)中發(fā)揮重要作用。移動儲能關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展符合綠色能源可持續(xù)發(fā)展需求，有助于促進我國“碳達峰、碳中和”工作的加速進行。

目前，國家發(fā)改委發(fā)布的《電力可靠性管理辦法》征求意見公告，明確指出鼓勵電網(wǎng)、發(fā)電企業(yè)和電力用戶合理配置必要的儲能設(shè)施，推進源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展，增強電力系統(tǒng)的綜合調(diào)節(jié)能力。并且，重要電力用戶需按規(guī)定配置自備應(yīng)急電源，容量需達到保安負荷的120%。區(qū)外來電、新能源發(fā)電、不可中斷用戶占比高的地區(qū)，應(yīng)適當提高負荷備用容量。各項政策與措施為移動儲能技術(shù)的有序發(fā)展提供了保障。

應(yīng)用移動儲能系統(tǒng)可以有效改善使用傳統(tǒng)移動式應(yīng)急儲能電源儲能容量少、儲能時間短的缺點，滿足現(xiàn)實場景需求。合理的移動儲能系統(tǒng)控制策略可以實現(xiàn)儲能系統(tǒng)在多元復雜環(huán)境下靈活、安全、快速響應(yīng)，可以實現(xiàn)儲能系統(tǒng)在廣域中的多點調(diào)度。因此，建設(shè)面向應(yīng)急場景的移動儲能系統(tǒng)的優(yōu)勢明顯、需求迫切，研究移動儲能系統(tǒng)和移動儲能系統(tǒng)協(xié)同控制技術(shù)有重大意義。

本文以應(yīng)急需求為背景，首先結(jié)合應(yīng)急場景特性梳理移動儲能的發(fā)展歷程與應(yīng)用現(xiàn)狀；其次，分析移動儲能系統(tǒng)的模型與架構(gòu)；然后，歸納移動儲能系統(tǒng)集群控制的研究現(xiàn)狀，分析移動儲能集群與多電力主體多智能體協(xié)同控制技術(shù)，并對其可行性進行分析；最后，對移動儲能系統(tǒng)及其控制的發(fā)展給出意見，為后續(xù)的移動儲能系統(tǒng)建設(shè)提供借鑒與參考。

1 應(yīng)急移動儲能的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

1.1 移動儲能發(fā)展歷程

移動式應(yīng)急電源是移動儲能的初級形態(tài)。移動式應(yīng)急電源一般以車載為主，由最初的柴油發(fā)電機供電發(fā)展到現(xiàn)在的化學電池供電。相較以往柴油發(fā)電機，化學電池具有環(huán)境、噪聲污染低，可滿足用戶的多種需求、輸出電能質(zhì)量較高、運行和維護成本低等優(yōu)點。但是，受移動式應(yīng)急電源儲能車容量的影響，應(yīng)急電源的供電時間和容量得不到保證。文獻[1-2]討論了目前我國移動式儲能應(yīng)急電源設(shè)備與移動式儲能電源的關(guān)鍵技術(shù)，對“可調(diào)度”單元與移動式儲能系統(tǒng)聯(lián)合運行的模擬方法進行了介紹，對移動式儲能應(yīng)急電源的發(fā)展做了初步分析。

隨著移動儲能系統(tǒng)的發(fā)展，移動式應(yīng)急儲能電源成為了移動儲能系統(tǒng)的重要部分。移動儲能系統(tǒng)可以克服移動式應(yīng)急儲能電源的限制，在保證自身荷電狀態(tài)足以滿足電力服務(wù)需求的同時，參與應(yīng)急場合突發(fā)需求和備用輔助等多種應(yīng)用場景。且移動儲能系統(tǒng)可為電力系統(tǒng)預(yù)留上下調(diào)節(jié)的備用容量，以應(yīng)對隨時可能發(fā)生的應(yīng)急情況。在經(jīng)濟性方面，移動儲能系統(tǒng)的功率余量、荷電裕量提供備用還可增加移動儲能系統(tǒng)的收益[3-4]。

1.2 移動儲能發(fā)展現(xiàn)狀

隨著智能電網(wǎng)的普及和儲能技術(shù)的發(fā)展，移動儲能系統(tǒng)作為一種新興模式，逐漸得到重視。移動儲能系統(tǒng)可以支持供電系統(tǒng)的應(yīng)急情況和孤島運行，當故障發(fā)生時快速接入，有效提高供電系統(tǒng)的可靠性和靈活性[5]。并且移動儲能系統(tǒng)可以為配電系統(tǒng)提供多種服務(wù)，解決配電系統(tǒng)中的許多問題，包括負荷平衡、調(diào)峰調(diào)頻、無功補償、延遲配電網(wǎng)絡(luò)升級等。與固定儲能系統(tǒng)(solid energy storage system,SESS)不同的是，移動儲能系統(tǒng)(mobile energy storage system,MESS)是由移動儲能車連接到不同的分布式系統(tǒng)。移動儲能系統(tǒng)的這種特點能夠有效降低儲能系統(tǒng)運營成本并且提高分布式系統(tǒng)的韌性，使得移動儲能系統(tǒng)不僅可以增強配電系統(tǒng)應(yīng)對極端天氣的能力，還可以提高災(zāi)后恢復能力[6]。

移動儲能集群與多電力主體間的協(xié)同控制是使系統(tǒng)智能化、實現(xiàn)靈活調(diào)控的關(guān)鍵，合理的協(xié)同控制可優(yōu)化儲能系統(tǒng)的控制效率，降低系統(tǒng)響應(yīng)時間。目前，國際上移動式儲能系統(tǒng)協(xié)同控制平臺正處在探索的初期，主要是對已有的儲能系統(tǒng)控制平臺進行拓展。國內(nèi)的移動式儲能第三方協(xié)同調(diào)度平臺相關(guān)產(chǎn)品還不夠完善，僅部分可以實現(xiàn)廣域的協(xié)調(diào)控制，主要是借用微網(wǎng)控制器實現(xiàn)類似功能，然而微網(wǎng)控制器多用于本地控制，很少涉及到廣域多點調(diào)度相關(guān)功能。同時微網(wǎng)控制器缺乏對電池儲能系統(tǒng)在線檢測、充放電優(yōu)化控制和保護的相關(guān)功能，難以實現(xiàn)對具備靈活供電的移動分布式儲能系統(tǒng)的全面控制和管理。綜上，推進移動儲能系統(tǒng)協(xié)同控制的發(fā)展，對其進行深入的系統(tǒng)性理論研究及模型分析是大勢所趨。

2 移動儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 移動儲能系統(tǒng)模型

移動儲能系統(tǒng)是集群協(xié)同控制中的重要主體，移動儲能系統(tǒng)的協(xié)同控制會受到移動儲能系統(tǒng)特點與場景的影響。移動儲能系統(tǒng)模型由電池系統(tǒng)、多端口儲能變流器、多端口直流變換器組成。本文圍繞移動儲能系統(tǒng)的電池系統(tǒng)、儲能變流器與直流變換器分析其集成過程、控制方法以及管理策略。該模型突出了移動儲能系統(tǒng)的電力服務(wù)特性與應(yīng)急區(qū)域響應(yīng)特性，使移動儲能系統(tǒng)在面向多元復雜應(yīng)急交直流電力場景下具備靈活性和廣泛性的特點。

2.2 移動儲能系統(tǒng)構(gòu)成

1)電池系統(tǒng)。移動儲能系統(tǒng)的電池系統(tǒng)以模塊化為基礎(chǔ)，可實現(xiàn)儲能電池檢測、連接、監(jiān)控、通信、保護等功能。為了滿足移動儲能系統(tǒng)額定的電壓、容量和能量等級，采用相應(yīng)的電池成組技術(shù)，將電池大量串并聯(lián)成組使用，串聯(lián)使用可以提高電池輸出端電壓，并聯(lián)使用可以倍增電池組的容量。移動儲能系統(tǒng)的電池由單體電池通過串并聯(lián)方式組成，以達到系統(tǒng)的容量要求，儲能電池柜由電池模塊與電池管理系統(tǒng)(battery management system,BMS)組成。

儲能電池成組與大規(guī)模集成是實現(xiàn)移動儲能裝置容量規(guī)?；闹饕侄闻c必要條件。由于電池連接和集成技術(shù)限制，電池組達不到單體電池的水平，而且電池組存在容量衰減、壽命縮短、安全等問題。目前儲能裝置電池主要受到單體電池不一致性、串并聯(lián)方式、連接技術(shù)、運行工況等因素影響。

2)多端口儲能變流器。多端口移動儲能變流器可匹配配電區(qū)域復雜的交流電力事件。具有多電壓等級、多端口的單級型儲能變流器(power conversion system,PCS)，主要由DC/AC環(huán)節(jié)構(gòu)成。在儲能系統(tǒng)集成測試中，變流器需要滿足不同工況下移動儲能電源對多種儲能設(shè)備靈活、高性能接入交流電力應(yīng)急服務(wù)的需求。

移動儲能變流器采用三相脈沖寬度調(diào)制(pulse width modulation,PWM)變流器拓撲，可四象限運行。變流器整流運行時，將交流電整流成直流電給蓄電池充電，逆變運行時電池放電，供給電網(wǎng)或負載。

3)多端口直流變換器。多端口移動儲能直流變換器可匹配多種直流電力場景需求。直流變換器考慮了功率變換部分擴容備用，可滿足多儲能設(shè)備及直流負荷靈活接入且可靠有序控制的直流電力應(yīng)急服務(wù)需求與輔助服務(wù)需求。

雙向多端口模塊化的直流變換器可以快速接入不同電氣特性的直流儲能設(shè)備，將儲能設(shè)備電能變換后給移動電源車充電。直流變換器的每個端口功率流向都是雙向且獨立的，使得移動式儲能電源既可以接受儲能設(shè)備支持，也可以為其充電。模塊化雙向多端口直流功率變換器可以同時接入多個不同電氣特性的直流MESS，擴展移動儲能系統(tǒng)的儲能容量，并且可以為儲能設(shè)備充電。直流變換器接受移動電源車的調(diào)度控制，工作在2種工作模式下：移動電源車工作在緊急供電模式時，直流變換器將儲能設(shè)備直流電變換后為移動電源車的儲能系統(tǒng)電池充電，此時儲能設(shè)備作為電源為負荷供電；當移動電源車接入電網(wǎng)或閑置時，可以為儲能設(shè)備充電，此時儲能設(shè)備作為負荷。移動電源車根據(jù)當前儲能電池狀態(tài)、儲能變流器狀態(tài)，動態(tài)調(diào)節(jié)接入MESS的功率方向和大小。

移動儲能系統(tǒng)對分布式電網(wǎng)內(nèi)的重要負荷進行分級，以確定負荷供電和切除優(yōu)先級。儲能變流器提供兩路交流供電，滿足單相220 V和三相380 V的負荷需求，如圖1所示，不同的移動儲能設(shè)備將接入不同的分級負荷。

圖1 含移動儲能的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Grid structure with mobile energy storage

3 移動儲能系統(tǒng)協(xié)同控制研究現(xiàn)狀

移動儲能系統(tǒng)的集群協(xié)同控制是移動儲能系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。移動儲能系統(tǒng)的集群協(xié)同控制在于移動儲能系統(tǒng)與多電力主體之間的協(xié)同控制。傳統(tǒng)的集中式控制方法，存在響應(yīng)慢、靈活性差、計算復雜程度大等缺點[7]，不適用于移動儲能系統(tǒng)的控制模式與未來發(fā)展。集群分布式系統(tǒng)的控制在性能、可靠性、靈活性方面具有相對較大的優(yōu)勢，符合移動儲能系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用需求。

集群協(xié)同控制技術(shù)近年來發(fā)展迅速[8]，在無人系統(tǒng)[9-12]、通信[13]、生物[14]及智能交通[15]等方向有很多應(yīng)用。集群控制作為協(xié)同控制領(lǐng)域的一個重要方面，具有較強的自我管理能力和被控對象規(guī)模大等特點，尤其在復雜的廣域分散系統(tǒng)中，集群協(xié)同控制是完成控制目標、實現(xiàn)高效最優(yōu)控制的方法之一，符合靈活、廣泛的移動式儲能系統(tǒng)的控制要求。集群協(xié)同控制從簡單的局部規(guī)則發(fā)展成協(xié)調(diào)的全局行為，使被控對象行為趨于一致，體現(xiàn)了較強的適應(yīng)性、分散性、魯棒性、容錯性及自主性。當前只有部分專家對移動儲能系統(tǒng)的集群協(xié)同控制進行了初步探討?，F(xiàn)階段移動儲能系統(tǒng)集群控制主要側(cè)重于概念的提出和體系的搭建，針對其匯聚應(yīng)用目前尚未有系統(tǒng)性理論研究及模型分析。對于集群動態(tài)劃分過程，聚類理論可為研究提供分組思路，文獻[16]提出了一種融合自適應(yīng)行為的分群控制方法，驗證了分群控制的可行性和有效性。

關(guān)于集群與協(xié)同控制在電網(wǎng)中的應(yīng)用已有研究，文獻[17]設(shè)計了間歇式電源集群控制平臺整體框架及各部分具體功能，提出了包含各部分的集群分層控制體系。文獻[18]提出了一種考慮荷電狀態(tài)的多儲能系統(tǒng)與可再生能源間的分布式有功功率協(xié)調(diào)控制策略。文獻[19]提出了一種廣義儲能參與配電網(wǎng)的協(xié)同控制策略，建立了廣義儲能集群控制架構(gòu)，并驗證了控制策略的有效性。文獻[20-21]提出了基于拓撲優(yōu)化的微電網(wǎng)集群協(xié)同控制方法，實現(xiàn)了微電網(wǎng)全局協(xié)同控制。文獻[22]針對電池與虛擬儲能的協(xié)調(diào)控制策略進行了研究。文獻[23]對大型風電場中風電集群、風儲集群和風光集群的協(xié)調(diào)控制策略進行了分析。這些方案為移動儲能系統(tǒng)與多電力主體集群之間以及上層變電站之間的協(xié)調(diào)控制提供了思路。

合理應(yīng)用多智能體技術(shù)是實現(xiàn)移動儲能集群協(xié)同控制的關(guān)鍵手段。多智能體技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展是當前控制策略研究的熱點，也是當今人工智能前沿發(fā)展的重要分支之一，同時也是解決現(xiàn)有實際問題的一種架構(gòu)[24]。多智能體系統(tǒng)(multi-agent system，MAS)或稱為多代理系統(tǒng)，是由多個能夠雙向通信的智能代理合作、協(xié)調(diào)組合而成，整個系統(tǒng)易于控制與管理。多智能體系統(tǒng)可以讓多個簡單的系統(tǒng)相互協(xié)作、智能控制，將復雜的大系統(tǒng)分解成協(xié)調(diào)的易于管理的小系統(tǒng)[25]。

目前多智能體協(xié)同控制在智能電網(wǎng)的應(yīng)用居多。文獻[26]探討了電網(wǎng)的多智能體控制體系與分布式電網(wǎng)的協(xié)同控制。文獻[27]展示了多智能體技術(shù)在含有云儲能的微電網(wǎng)上的運用，考慮了微電網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的相互制約以及能量的平衡關(guān)系，建立了微電網(wǎng)多智能體協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度模型。文獻[28]通過多智能體的一致性對智能電網(wǎng)的調(diào)度進行研究，設(shè)計了一種完全分布式一致性算法對智能電網(wǎng)和儲能系統(tǒng)進行控制。文獻[29-30]分析了多智能體技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度策略上的應(yīng)用，開發(fā)了基于多智能體的電網(wǎng)調(diào)度決策支持系統(tǒng)。相較于智能電網(wǎng)，多智能體代理在微電網(wǎng)[31-35]、虛擬電廠[36]等方面的應(yīng)用也逐漸成熟。文獻[37]提出了用于微電網(wǎng)二次電壓控制的分布式多代理系統(tǒng)，文獻[38]驗證了多代理系統(tǒng)在直流微網(wǎng)穩(wěn)定控制中的有效性，文獻[39]將多代理系統(tǒng)應(yīng)用在虛擬發(fā)電廠技術(shù)與智能電網(wǎng)中。綜上，這些多代理技術(shù)的應(yīng)用為本文采用該技術(shù)開展靈活供電移動儲能系統(tǒng)的匯聚奠定了較好的基礎(chǔ)

4 移動儲能系統(tǒng)的集群協(xié)同控制分析

智能電網(wǎng)分層分群的控制結(jié)構(gòu)[40]為移動儲能系統(tǒng)與多電力主體之間的協(xié)同控制提供了啟發(fā)。采用分層分群的移動儲能系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)可通過網(wǎng)絡(luò)的交互與協(xié)調(diào)完成系統(tǒng)的優(yōu)化，提高儲能系統(tǒng)的控制效率。由于移動儲能與多電力主體的分布式連接特點，采用多智能體系統(tǒng)可以有效提升能量交換效率，降低系統(tǒng)響應(yīng)時間。多智能體控制配合移動儲能系統(tǒng)符合應(yīng)急場景快速響應(yīng)、可移動性強、可靠性高的使用要求。對于移動儲能與多電力主體的集群系統(tǒng)，多智能體技術(shù)是實現(xiàn)廣域協(xié)調(diào)控制的較好方法。在調(diào)度層面統(tǒng)一調(diào)配的廣域布局儲能系統(tǒng)是一種包含分散資源、監(jiān)控數(shù)據(jù)維數(shù)高、體量大、控制方式多樣化的系統(tǒng)，文獻[41]對集群風儲聯(lián)合系統(tǒng)廣域控制進行了討論與研究。廣域儲能系統(tǒng)涉及區(qū)域電網(wǎng)數(shù)據(jù)隱私的集群控制問題，使得采用以往由調(diào)度中心統(tǒng)一判斷、調(diào)度的集中式控制方式難以實現(xiàn)靈活、有效調(diào)度，采用多智能體系統(tǒng)能明顯改善控制與調(diào)度的靈活性，為移動儲能系統(tǒng)發(fā)展提供幫助。

4.1 移動儲能集群與多電力主體協(xié)同控制

在構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)背景下，儲能系統(tǒng)與多電力主體的互動將越來越頻繁。要發(fā)揮多智能體控制在移動式儲能中的作用，多電力主體與移動儲能集群間的協(xié)同控制、仿真以及軟硬件平臺的討論尤為重要?；诙嘀悄荏w的移動儲能系統(tǒng)從本地供需關(guān)系和儲能自身狀態(tài)出發(fā)，提出了多目標下的集群協(xié)同控制方法，對系統(tǒng)的關(guān)鍵單元進行建模仿真，建設(shè)軟硬件平臺。移動儲能系統(tǒng)與多電力主體的互動如圖2所示。

圖2 移動儲能系統(tǒng)與多電力主體控制模型Fig.2 Control model of mobile energy storage system with multi-power subjects

1)移動儲能系統(tǒng)與多電力主體的集群協(xié)同控制方法。針對本地電力能源和負荷等多電力主體的運行機理和特點與不同電力事件的多元服務(wù)需求指標，建立移動儲能狀態(tài)估計方法及配電網(wǎng)內(nèi)電力需求服務(wù)水平評價方法，以移動儲能系統(tǒng)需求響應(yīng)靈敏度為約束，建立網(wǎng)損最小及參與配網(wǎng)服務(wù)需求最大的多目標移動儲能集群協(xié)同控制方法。移動儲能系統(tǒng)與電力主體系統(tǒng)自適應(yīng)分配功率，完成多智能體控制互動過程。

2)移動儲能系統(tǒng)與多電力主體系統(tǒng)控制架構(gòu)的建模與仿真。移動儲能系統(tǒng)模型可以表征移動儲能系統(tǒng)的動態(tài)性能，局域電網(wǎng)多元場景需求模型包含分布式光伏、微電網(wǎng)、用戶側(cè)、電動汽車等元素，并且以典型配電網(wǎng)為背景。通過動、穩(wěn)態(tài)全過程仿真和實時在線計算分析，實現(xiàn)移動儲能系統(tǒng)集群及與多電力主體的協(xié)同控制。

3)集群控制系統(tǒng)的軟硬件平臺建設(shè)。依據(jù)移動儲能系統(tǒng)中變流器的拓撲結(jié)構(gòu)以及容量等特征，對控制系統(tǒng)的功能及性能需求進行分析，構(gòu)建移動儲能系統(tǒng)響應(yīng)配電臺區(qū)內(nèi)電力事件需求架構(gòu)平臺，平臺具體包含移動儲能系統(tǒng)協(xié)同控制器、儲能設(shè)備控制器、控制器系統(tǒng)架構(gòu)、通信管理、保護控制等內(nèi)容。

4.2 多智能體控制可行性分析

未來的電網(wǎng)將具有超高的復雜程度，移動儲能系統(tǒng)的融入使得整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制變得更為困難。移動儲能系統(tǒng)與多電力主體間的控制策略決定了移動儲能系統(tǒng)能否高效、靈活地應(yīng)用。分層分群的控制結(jié)構(gòu)對于移動式儲能系統(tǒng)提供了一種可行的概念[40]。移動儲能系統(tǒng)通過集群的層次結(jié)構(gòu)和協(xié)同互動實現(xiàn)系統(tǒng)像互聯(lián)網(wǎng)一樣智能化。分層分群的結(jié)構(gòu)可以有效克服儲能系統(tǒng)分散性的特點，協(xié)同的行為模式有利于共享所創(chuàng)造的利益，各個集群能夠充分、有效、合理利用能源，通過合作、共利實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

多智能體代理控制在保證移動儲能系統(tǒng)自身荷電狀態(tài)滿足配電臺區(qū)電力事件服務(wù)需求的同時，能夠參與目前電力能量市場和備用輔助服務(wù)等多種應(yīng)用場景。在電力系統(tǒng)運行時，多智能體控制可使移動儲能系統(tǒng)預(yù)留上下調(diào)節(jié)的備用容量以應(yīng)對隨時可能發(fā)生的應(yīng)急情況。在儲能運行狀態(tài)方面，考慮儲能系統(tǒng)的功率余量、荷電狀態(tài)裕量，多智能體控制可提供備用實現(xiàn)移動式儲能系統(tǒng)更高的收益。

另外，移動儲能系統(tǒng)不同的初始荷電狀態(tài)初值會對應(yīng)急、移動救援等電力事件產(chǎn)生影響。需要說明的是，移動儲能系統(tǒng)提供的備用容量應(yīng)低于系統(tǒng)的備用容量總需求，移動儲能系統(tǒng)作為改善電力系統(tǒng)運行的裝置，安裝容量遠小于系統(tǒng)總負荷容量。

4.3 移動儲能系統(tǒng)的多智能體控制框架

對于局域網(wǎng)內(nèi)部多點分布式移動儲能系統(tǒng)集群協(xié)同控制，將含有大量移動式儲能系統(tǒng)的區(qū)域網(wǎng)視為一個復雜網(wǎng)絡(luò)，并采用社團分區(qū)理論進行分區(qū)。考慮移動式儲能系統(tǒng)的動態(tài)特性、接入方式、控制方式等，對相似度高的移動儲能系統(tǒng)進行劃分聚合?；诙啻淼囊苿觾δ芟到y(tǒng)集群控制框架分為3層，分別為設(shè)備層、設(shè)備匯聚層和調(diào)度層。各層之間通過合作網(wǎng)協(xié)議進行交互，滿足匯聚系統(tǒng)整體及各移動式儲能設(shè)備的約束和需求，以動態(tài)響應(yīng)系統(tǒng)需求變化。

多代理控制系統(tǒng)分層控制功能如圖3所示，其中包括多代理子系統(tǒng)采集與存儲的信息量等內(nèi)容以及多代理子系統(tǒng)與移動儲能系統(tǒng)、協(xié)調(diào)控制設(shè)備、上層調(diào)度系統(tǒng)之間的信息交互內(nèi)容。結(jié)合移動儲能系統(tǒng)的容量以及拓撲結(jié)構(gòu)等信息，考慮移動儲能系統(tǒng)參與配電網(wǎng)、用戶側(cè)應(yīng)用的需求，可以根據(jù)實際需求提出各層級的功能，搭建包含分布式光伏、微電網(wǎng)、用戶側(cè)、電動汽車等元素的局域配電網(wǎng)不同電力事件需求系統(tǒng)模型。

圖3 移動儲能系統(tǒng)多智能體分層控制Fig.3 Multi-agent hierarchical control for mobile energy storage systems

移動儲能系統(tǒng)的能量管理方案由系統(tǒng)之間的功率協(xié)調(diào)控制策略以及系統(tǒng)的能量管理策略得到?？紤]移動儲能系統(tǒng)結(jié)合分布式光伏、微電網(wǎng)、用戶側(cè)的電力需求系統(tǒng)模型，實現(xiàn)各移動儲能系統(tǒng)就地的控制管理。通過移動儲能多代理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通信方式與協(xié)議、采集與存儲信息量以及分布式儲能系統(tǒng)參與配網(wǎng)用戶側(cè)、網(wǎng)側(cè)運行的控制與能量管理策略開發(fā)設(shè)備的軟硬件，以實現(xiàn)移動儲能集群和多電力主體的協(xié)同控制。

多代理控制系統(tǒng)的功能、性能和需求由移動儲能系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)以及容量特征決定。移動儲能多代理系統(tǒng)利用儲能變流器調(diào)節(jié)控制電池組功率輸出，通過電氣接口并入交流電網(wǎng)。移動儲能系統(tǒng)多代理控制器與設(shè)備匯聚層通信受平臺的統(tǒng)一調(diào)度和管控，將新加入的移動儲能系統(tǒng)與傳統(tǒng)的備用電源及配電系統(tǒng)等進行有效的整合，匯聚廣域分布的移動式儲能資源，從而參與到電網(wǎng)運行中。在功能上包括4部分：分布式儲能就地控制功能、廣域調(diào)度功能、計量計費及保護功能。

構(gòu)建基于多智能體代理的移動儲能系統(tǒng)集群控制框架分為3步：1)面向多場景需求響應(yīng)的移動儲能與電力主體系統(tǒng)多代理控制互動；2)基于多代理控制架構(gòu)的移動儲能系統(tǒng)與電力主體系統(tǒng)響應(yīng)配電網(wǎng)內(nèi)多元電力需求建模與仿真；3)多代理控制系統(tǒng)的軟硬件平臺建設(shè)。移動儲能的控制框架為實際工程建設(shè)提供了參考，為移動儲能系統(tǒng)的應(yīng)急響應(yīng)和輔助服務(wù)提供了技術(shù)支撐。通過對地區(qū)源-網(wǎng)-荷-儲分析，結(jié)合移動儲能系統(tǒng)當前狀態(tài)、位置等信息形成移動儲能系統(tǒng)相似度分區(qū)指標，對移動儲能系統(tǒng)進行分區(qū)，以便更好地對移動儲能集群進行協(xié)同控制。并通過移動儲能的協(xié)同控制防止儲能設(shè)備閑置或出力重復造成資源浪費。

5 結(jié)論與展望

以面向電力應(yīng)急場景及輔助服務(wù)為背景的移動儲能系統(tǒng)契合我國綠色能源可持續(xù)發(fā)展需求，有助于促進“碳達峰、碳中和”工作的加速推進。移動儲能系統(tǒng)在電力能量市場以及輔助服務(wù)市場有著廣闊的前景。隨著儲能系統(tǒng)不斷的發(fā)展和完善，未來移動儲能的成本效益會逐步凸顯出來。

移動儲能系統(tǒng)采用分層分群的體系結(jié)構(gòu)，使得能量在各個集群中得到有效分配利用。集群之間可以相互分擔責任，并且易于共享、交換信息，這種集群協(xié)同的控制方式適應(yīng)未來移動儲能系統(tǒng)智能化的需求。

以下為移動儲能的相關(guān)建議，可以為移動儲能系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計提供新的視野與思路。

1)我國移動儲能相關(guān)的政策力度持續(xù)加大，移動儲能系統(tǒng)的商業(yè)模式、成本效益、平臺建設(shè)、控制理論分析有待繼續(xù)發(fā)展。

2)對于移動儲能系統(tǒng)的應(yīng)急響應(yīng)水平仍存在技術(shù)難點，可以通過移動儲能集群與多電力主體的多智能體代理控制加以改善，提升系統(tǒng)應(yīng)急響應(yīng)水平。

3)在選擇移動儲能系統(tǒng)控制方案時，應(yīng)充分考慮儲能系統(tǒng)的特性，選擇合理的控制模式架構(gòu)。

4)移動儲能的應(yīng)用形式多元，與各電力主體結(jié)合需根據(jù)不同邊界條件制定相應(yīng)方案。

5)通過移動儲能的協(xié)同控制，建設(shè)移動儲能管控平臺。加大移動儲能的科研創(chuàng)新，提高移動儲能系統(tǒng)的成本效益，拓展移動儲能的商業(yè)應(yīng)用模式。