基于多智能体的居民用户参与自动需求响应的用电策略的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能电网技术领域，是一种基于多智能体的居民用户参与自动需求响 应的用电策略。
【背景技术】
[0002] 自动需求响应是在传统需求响应的基础上引入智能化终端和自动化技术，使参与 需求响应的参与主体通过一个开放的、通用的、可互操作的标准通信技术，根据接收的信号 自动启用预先设置的需求响应策略，从而实现需求响应的自动化、智能化。多智能体系统是 分布式人工智能研究的一个重要分支，其目标是将大的复杂系统（软硬件系统）建造成小 的、彼此相互通讯及相互协调的、易于管理的系统。在电力系统中，多Agent技术已开始参与 电力系统计算和设计中，通过MAS来完成电力系统中各控制系统之间的协调问题。
[0003] 需求响应的发展历经3个阶段：人工需求响应、半自动需求响应和全自动需求响 应。自动需求响应不依赖于任何人工操作，通过接受外部信号触发用户侧需求响应程序，大 大提高了需求响应的可靠性、再现性、鲁棒性和成本效益。自动需求响应的特性主要体现在 以下几个方面：1)电网侧与用户侧的信息实时传输。电网侧的需求响应信号可自动传送到 用户侧，用户侧的负荷数据也可自动传送到电网侧;2)用户侧负荷管理控制系统。根据接收 到的需求响应信号触发需求响应策略，优化负荷用电；3)实时采集用户侧用电数据的遥测 设备。电网侧可根据这些实时数据对需求响应信号及时做出调整，保证供需双方的收益均 衡;4)用户本身具有一定的自给供电能力，减少主网的能源供给，甚至可向系统提供电能， 提高分布式电源的经济性接纳。
[0004] Agent技术是计算机智能研究前沿领域的一种自适应智能代理商计算机模拟方 法。多Agent系统是将大的复杂系统建造成由多个具有自主性、互动性、协调性和可计算的 智能体组成的集合，是研究复杂自适应系统的有效方法。目前，多Agent系统已经应用于电 力市场、节能发电调度、负荷预测、继电保护、配电网故障处理和电力系统经济负荷分配等 多种研究领域。由于居民用户比较分散，居民用电负荷呈现出高度分散性的特点。而且居民 用户的用电主观性比较强，只对单用户进行分析显然不够全面。因此，如何将多种类型的居 民用户集中进行分析是值得研究的问题。利用多Agent系统，由负荷集中商将它们集中起来 代理用户参与自动需求响应，分析居民用户参与自动需求响应的行为特征，可较为有效地 反映智能电网环境下系统与电力用户之间的交互特性。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是，根据居民用户参与自动需求响应的特点，设计相应的多Agent系 统和信息交互机制，构建评价居民用户自动需求响应指标，以评价不同类型用户占比条件 下居民用户整体响应行为特性，科学合理，节约用电成本的基于多智能体的居民用户参与 自动需求响应的用电策略。
[0006] 本发明的目的是由以下技术方案来实现的：一种基于多智能体的居民用户参与自 动需求响应的用电策略，其特征是，它包括的内容有：
[0007] 1)建立居民用户多Agent系统交互机制
[0008] (1)电网Agent通过负荷集中商Agent向用户Agent发送峰谷分时电价信号，用户 Agent接收电价信号，根据目标函数确定用电方案；
[0009] (2)用户Agent将用电数据传送到负荷集中商Agent中的综合用电数据库；中央协 调控制Agent根据综合用电数据判定是否满足负荷集中商Agent的控制目标，若满足，用电 方案不变;若不满足，负荷集中商Agent要求用户对用电方案进行修正，直至满足负荷集中 商Agent的控制目标；
[0010] (3)为了防止"反弹高峰"，在实时调整时，电网Agent向注重用电成本的终端用户 提供最大用电功率的信号，向注重用电习惯的终端用户提供尖峰电价信号；
[0011] (4)用户Agent接收实时需求响应信号，对已确定的用电方案进行实时调整，并将 调整后的用电数据传送到负荷集中商Agent中的综合用电数据库；
[0012] 其中，（1)和(2)是用户日前用电计划的决策过程；（3)和(4)是用户在用电计划的 基础上进彳丁的实时调整；
[0013] 2)建立单用户多Agent系统交互机制
[0014] ⑴单用户Agent接收峰谷分时电价信号，可中断用电设备控制Agent和不可中断 用电设备控制Agent根据各自的目标函数确定用电设备的运行状态和功率;根据综合用电 控制Agent总的目标函数确定用电方案，将其保存至反应器中的用电数据库，并且传送到负 荷集中商Agent;
[0015] (2)用电方案不满足负荷集中商Agent控制目标时，负荷集中商Agent要求用户对 用电方案进行修正，直至满足负荷集中商Agent的控制目标；
[0016] (3)实际运行时，综合用电控制Agent接收实时需求响应信号，作用于反应器，调整 规则库根据调整规则对修正后的用电方案进行实时调整;调整后的用电数据保存至用电数 据库中，同时由综合用电控制Agent传送到负荷集中商Agent;
[0017] 3)不可中断用电设备控制Agent
[0018] 不可中断的用电设备，一旦运行必须完成整个运行周期，而且是以额定功率运行， 假设在研究周期内一共分为I个时间点，每个时间点的时间尺度为At，主要参数包括:用电 设备j的运行额定功率为匕，第i个时间点用电设备j消耗的电能为完成整个运行过程所 需要的时间为L，第i个时间点用电设备j的运行状态〃），其数学模型表示为：
[0023] 式中Pi为i时段的电价;元/kWh;M为不可中断用电设备的数量;Ej为用电设备j持续 运行的时间点个数;f为用电设备初始运行的时间点，由式(2)确定用电设备的持续运行时 间点个数；式⑶表明用电设备处于用电状态时，< =1,处于断电状态时，;通过式 (4)确定第i个时间点用电设备j消耗的电能，所建数学模型为0-1整数规划模型，所以设定 的优化方案为:通过求解0-1整数规划问题，确定用电设备起始运行的时间点及终止运行的 时间点，即在整个研究周期寻找连续的时间点i' f+1，. .. f+Ej-l，使得该连续时间点内的 电价之和最小；
[0024] 4)可中断用电设备控制Agent
[0025] 可中断用电设备，运行过程可以被中断，而且由于某些设备的储能特性，用电功率 不再是额定运行功率，即每个时间点消耗的电能可能是变化的，主要参数包括：用电设备k 的运行额定功率为Pk，第i个时间点用电设备k消耗的电能为这，用电设备在整个研究时段 所需要的总的电能为Ek，第i个时间点用电设备k的运行状态〃；，其数学模型为：
[0032]式中N为可中断用电设备的数量;PV为用电设备k在第i个时间点的运行功率，式 (6)表明用电设备处于用电状态时，<=1，处于断电状态时，< =0;式⑴表明用电设备 必须满足运行所需要的总的电能要求;式(8)表明在每个时间点用电设备的运行时长不能 超过划分的单位时间尺度At;通过式（10)确定第i个时间点用电设备k消耗的电能，所建数 学模型的决策变量为用电设备的运行状态< 和每个时间点用电设备的运行功率Pi/，设定 的优化方案为:通过求解0-1混合整数规划问题，实现用电设备每个时间点运行功率的优化 调整；
[0033] 5)综合用电控制Agent
[0034] (1)用电习惯满意度，通过电能调整的程度来表征，其表达式为：
[0036] 式中，分子表示自动需求响应前后用户各时段用电量的变化值;若自动需求响应 完全没有引起电能需求调整，则满意度为1;
[0037] (2)用电成本满意度，通过自动需求响应前后电费成本比较来表示，利用正弦函数 构造[0，1]区间表征用户用电成本满意度。其表达式为：
[0039] 式中，Co、CDR分别为自动需求响应前后的用电成本，若自动需求响应完全没有引起 用电成本的降低，则其满意度为〇;
[0040] (3)用户综合满意度，用户综合满意度通过对用电习惯满意度和用电成本满意度 设定权值来表示，其表达式为：
[0041 ] υ = αθ+βε (13)
[0042]式中，α、β分别为为用电习惯满意度和用电成本满意度的权重(α+β=1)，对于注重 用电习惯的用户，α>β;对于注重用电成本的用户，β>α。进行计算时，根据用户对二者的注重 程度进行赋值；
[0043] (4)综合用电控制Agent的目标是充分考虑用电习惯满意度和用电成本满意度，使 用户综合满意度最大，目标函数表示为：
[0044] max υ = αθ+βε (14)
[0045] α+β=1 (15)
[0046] 6)中央协调控制Agent
[0047] 中央协调控制Agent的目标是:使参加自动需求响应的所有用户平均满意度达到 最大的同时尽可能降低负荷曲线的峰谷差，目标函数表示为：
[0049] min(max P7-min P7) (17)
[0050] 式中，R表示参加自动需求响应的所有用户平均满意度;Ui和Uh分别表示注重用电 习惯和注重用电成本的单用户综合满意度;L和Η分别表示注重用电习惯和注重用电成本的 用户集合;阶和池分别表示参加自动需求响应的注重用电习惯和注重用电成本的用户数量； max Ρ'和min