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1、2017年第62卷第32期：3711~3718《中国科学》杂志社专题:信息与能量融合的分布式能源网络论文SCIENCECHINAPRESS基于多智能体的分布式能源协调控制方法11*12郑艺,史翊翔,罗宇,甘中学1.清华大学热能工程系,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京100084;2.新奥集团股份有限公司,廊坊065000*联系人,E-mail:shyx@mail.tsinghua.edu.cn2017-06-11收稿,2017-08-13修回,2017-08-14接受,2017-09-27网络版发表国家重点基础研究发展计划(2014CB249401)资助摘要
2、立足于多智能体系统的相关理论与思想,将其应用到以可再生分布式能源为主的能源互联网系统,实现了分布式无中心化的控制.并针对部件之间的通讯协议进行了设计,制定了可以实现的简单操作协议.在上述思想的基础上,进一步讨论了信息拓扑对算法收敛值的影响,得到了较为准确的结论:完备的信息交互体系有利于系统快速稳定,存在结构缺陷的信息交互拓扑无法达到系统最优.此外,本文分析了具有信息交互能力的部件所形成的系统对于外界扰动的抑制能力,证明了相应的通讯协议能够保证系统在没有中心控制器的情况下,依然能够对外界刺激做出迅速的反应,为能源互联网的设计提供了另一种重要思路.关键词多智能体,分布
3、式控制,无中心化,可再生能源随着能源短缺与环境危机的日益加重,世界范围可以预见,未来的能源运营形式必将是大电网内均面临着能源转型的关键问题.传统的化石能源储与分布式发电系统相结合的模式.而且随着分布式量不断下降,而且由于化石能源具有难以消除的环境系统的逐渐增多,将会形成类似于互联网一样的复[1]问题,传统的能源发展模式越来越难以为继.以风杂一体化的多能利用互补的能源系统,这种发展模能、光能为代表的可再生的清洁能源具有资源广泛,环式被称为能源互联网.能源互联网的定义尚无准确[2,3]境友好的特点,成为新一代能源利用的关键点.的定论,但是这种由分散布置的小型能源系统整
4、合[7]从可再生能源的发展趋势来看,小范围分布式形成大系统的思想在学术界是有共识的.能源互联发电的发展模式具有极好的应用前景.这在学者之网具有自身的若干特征:横向对比智能电网,能源互[4~6]间逐渐成为共识.分布式发电是相对于传统的大联网是一个以电网为核心,而又结合了信息网,热力电厂发电、大电网供电的集中方式而言的.在分布式网等其他网络的大规模网络.纵向对比传统的多能发电模式中,发电装置分布在负荷附近,能够直接或联产系统,能源互联网加强了多个系统之间的交互,[8,9]间接向负荷供电.这些发电装置容量和规模一般都使得一个个小系统有机地连接了起来.较小,典型的例如小型
5、风机和家庭式光伏发电,还有本文主要就能源互联网对小系统的连接进行讨小型燃气轮机、小型水轮机、燃料电池等适合小规模论,结合互联网中的相关理论,提出了一个能够以多利用的设备.同时考虑到可再生能源的波动性和间个小型能源节点之间通过互联网进行信息交互促进歇性,分布式发电系统一般配备有储能设备,以协调实际物理系统的性能提升的方法.并且在已有理论系统的用能.的基础上,对一个具有发电、储能、用电完整流程的引用格式:郑艺,史翊翔,罗宇,等.基于多智能体的分布式能源协调控制方法.科学通报,2017,62:3711–3718ZhengY,ShiYX,LuoY,etal.Coordin
6、ationcontrolfordistributedenergybasedonmulti-agentsystem(inChinese).ChinSciBull,2017,62:3711–3718,doi:10.1360/N972017-00659©2017《中国科学》杂志社www.scichina.comcsb.scichina.com2017年11月第62卷第32期风光互补系统进行了分析.针对多智能体在分布式能源系统领域的应用展开了研究,其主要研究方向包括多智能体与微电网耦合,多1多智能体理论智能体结合能量管理,分布式智能控制等[14~19].多智能体是人工智能
7、的一种,在20世纪80年代2算法设计成为分布式人工智能的一个重要分支.目前而言,多智能体系统一般被认为是由一群具有一定的通信、计有关多智能体系统,最主要的问题就是一致性算、感知、交流以及执行能力的智能体连接而形成的问题.所谓多智能体的一致性,即是指根据各个智能网络.其核心思想是基于个体极为有限的智能,通过体不同的初始状态,系统能够到达一个一致的约定上层交互,产生出整体大于部分和的效果,是一种分状态.而“一致性算法”(协议)是指智能体与网络中的布式协调合作系统.具有协调性、自主性和智能性的其他所有邻居的信息交互所遵循的规则.这种规则特征[10,11].一般具有简单的
8、表达形式,
