一种混合能源发电系统的多模态协调切换控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于智能电网控制领域，尤其是设及一种混合能源发电系统的多模态协调 切换控制方法。
【背景技术】
[0002] 电力作为现代社会的能源命脉产业，在节能减排和能源可持续利用中扮演重要角 色。W信息化技术为依托，采用分布式发电技术，充分利用清洁、可再生能源，构建混合能源 发电体系，最大限度地提高能源和环境效益，是电力行业实现低碳经济的主要手段。而为了 实现安全可靠和低碳经济之目标，混合能源发电系统需要具备"主动接纳可再生能源发电、 优化配置多能源发电、智能管理需求侧用电"的能力。而维护和提升运=方面能力，一方面 依托能量管理系统来执行实时优化调度，另一方面依托单元系统的本地动态控制来进行实 时调节。因此目前多数的研究集中在W经济环保为目标的能量优化管理问题上W及W安全 稳定为目标的就地动态控制问题上。然而，混合能源发电系统的分布式发电单元不仅具有 多样的连续动态行为，它们也具有相互交织的多模态切换行为，如可再生能源发电单元的 运行模态受制于自然条件的随机启停常常触发相关的储能装置充电、放电和停止运行模式 的转换，运些也会引发传统电机热备用大幅度切换调节和冷备用的投退运行，甚至会导致 需求侧的甩负荷和负荷恢复等切换行为。若能有效利用多模态切换背后的逻辑关系，使发 电单元运行模态能够协调切换，混合能源系统供电的安全稳定性乃至经济性将会大幅度提 高；反之，若忽视或违背多模态之间的逻辑关系，混合能源系统的供电安全性将会受到威 胁。因此，探索研究混合能源发电系统多模态协调切换控制技术至关重要。
[0003] 目前针对混合能源发电系统多模态切换控制的相关研究很少，本专利发明人的研 究团队之前针对微电网提出了基于多智能体的事件触发多模态协调切换控制[[IKhun-xia Dou,Bin Liu,Josep M.Guerrero,Event-triggered hybrid control based on multi-agent system for microgrids，IET Generation,Transmission&Distribution，8 (12): 1987-1997,2014]，但是在该研究中，构建事件触发切换策略时，没有充分考虑模态切 换时间、切换间隔和切换次数，运容易导致一个事件会触发几个分布式发电同时切换，甚至 会连续触发切换，尽管切换策略逻辑尚且合理，但现实难W执行和实现，因为分布式发电单 元模态切换不仅需要一定执行时间，也需要一定间隔。
【发明内容】
[0004] 本发明所解决的技术问题在于提供一种混合能源发电系统的多模态协调切换控 制方法，基于两层分布式协调控制智能体，构建更具合理性和智能性的事件触发多模态协 调切换控制，使混合能源发电系统在大扰动下各分布式发电单元的运行模态能够柔性重组 和智能切换，进而提升其电力供应的安全稳定性和低碳经济性。
[0005] 实现本发明目的的技术解决方案为：
[0006] -种混合能源发电系统的多模态协调切换控制方法，包括W下步骤：
[0007] 步骤I:构建两层分布式协调控制智能体，所述两层分布式协调控制智能体为:混 合能源发电系统中每一个分布式发电单元都设置有一个单元切换控制智能体，用于决策和 执行该分布式发电单元内部的事件触发多模态切换控制;所有单元切换控制智能体对应一 个上层协调切换控制智能体，该上层协调切换控制智能体用于决策分布式发电单元之间的 事件触发多模态协调切换控制；
[0008] 步骤2:在两层分布式协调控制智能体的基础上，构建混合能源发电系统的微分混 杂离散并行系统畑PN模型，所述畑PN模型由时、1〇讯。^〇。、？'6、？〇3、1、1〇日、4仇个元素组成， 具体为：
[0009] 分布式发电单元离散库所时，包含各分布式发电单元的运行模态；
[0010] 分布式发电单元离散变迁Td,包含各分布式发电单元的事件触发运行模态切换行 为；
[0011] 分布式发电单元微分库所Pdf,包含各分布式发电单元的连续动态行为；
[0012] 分布式发电单元微分变迁Tdf,包含各分布式发电单元的动态行为；
[OOU]前弧函数Pre,定义为1;
[0014]后弧函数化S，定义为1;
[0015] 时间映射T，包含各分布式发电单元的离散变迁和微分变迁所需的触发时间；
[0016] 分布式发电单元的初始标识Mdo,包含各分布式发电单元的初始运行模态；
[0017] 弧An，4v G [俏 X 而)U 促 X 戶。)]U [(尸。X ) U (r0p X 戶。)]，且满足
[001引：促梅urw)=0，诉U尸w)U化邮。,）；^0;
[0019] 步骤3:单元切换控制智能体决策和执行分布式发电单元内部的事件触发多模态 切换控制，触发DHPN模型中的时、Td、时F、Tdf随T产生相对应的变迁；
[0020] 步骤4:上层协调切换控制智能体决策分布式发电单元之间的事件触发多模态协 调切换控制，通过交互行为发送到各单元切换控制智能体执行，并触发DHPN模型中的时、Td、 时f、Tdf随T产生相对应的变迁。
[0021] 进一步的，本发明的混合能源发电系统的多模态协调切换控制方法，所述分布式 发电单元包括电池发电单元、光伏发电单元、微轮发电单元、燃料电池发电单元、负荷发电 单元、超级电容发电单元和风力发电单元，分别利用普通蓄电池、太阳能电池、微轮、燃料电 池、负荷、超级电容和风力来发电。
[0022] 进一步的，本发明的混合能源发电系统的多模态协调切换控制方法，所述步骤3中 的单元切换控制智能体决策和执行分布式发电单元内部的事件触发多模态切换控制，具体 为：
[0023] 步骤3-1:根据各分布式发电单元的多模态切换特性，构建约束违反函数；
[0024] 步骤3-2:对应每个约束违反函数，单元切换控制智能体按照分布式发电单元各模 态之间的逻辑关系设计并执行模态切换控制。
[0025] 进一步的，本发明的混合能源发电系统的多模态协调切换控制方法，所述步骤4中 的上层协调切换控制智能体决策分布式发电单元之间的事件触发多模态协调切换控制，并 通过交互行为发送到各单元切换控制智能体执行，具体为：
[0026] 步骤4-1:基于电压安全性预估指标，提出不安全事件组态预判；
[0027] 步骤4-2:对应每种不安全事件组态，上层协调切换控制智能体按照分布式发电单 元之间的逻辑优化关系设计模态协调切换控制；
[0028] 步骤4-3:上层协调切换控制智能体通过交互行为将模态协调切换控制发送至单 元切换控制智能体；
[0029] 步骤4-4:各单元切换控制智能体执行对应的协调切换控制。
[0030] 进一步的，本发明的混合能源发电系统的多模态协调切换控制方法，所述交互行 为具体为：同等级智能体之间为非主从交互行为，单元切换控制智能体与上层协调切换控 制智能体之间为主从交互行为。
[0031] 本发明采用W上技术方案与现有技术相比，具有W下技术效果：
[0032] 1、本发明利用多智能体技术构建多模态协调切换控制策略，在多智能体技术平台 下，每个单元切换控制智能体不仅能独立决策和执行内部的模态切换控制策略，进而实现 其安全运行的控制目标，它们也能通过与上层协调切换控制智能体的交互行为来调整自己 的决策，使多智能体在相互协作的环境下智能地执行各分布式发电单元之间的模态协调切 换控制策略，进而实现整个系统的安全性控制目标；
[0033] 2、本发明提出基于约束违反函数来构建分布式发电单元内部的事件触发模态切 换控制的设计方法，进而使每个分布式发电单元按照模态切换逻辑关系W-定的切换时 间、切换间隔和切换顺序来进行智能切换；
[0034] 3、本发明提出基于电压预估指标和不安全事件预判来构建分布式发电单元之间 的事件触发模态切换协调控制和执行的设计方法，进而使所有的分布式发电单元按照它们 之间模态切换优化逻辑关系W-定的切换时间、切换间隔和切换顺序来进行协调切换。
【附图说明】
[0035] 图1是本发明的混合能源发电系统的多模态协调切换控制方法流程图；
[0036] 图2是本发明的混合能源发电系统的多模态协调切换控制结构图；
[0037] 图3是本发明的混合能源发电系统的多模态协调切换控制模型。
【具体实施方式】
[0038] 下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始 至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0039] 如图1所示的混合能源发电系统的多模态协调切换控制方法流程图，包括W下步 骤：
[0040] 步骤1:构建两层分布式协调控制智能体，所述两层分布式协调控制智能体为:混 合能源发电系统中每一个分布式发电单元都设置有一个单元切换控制智能体，用于决策和 执行该分布式发电单元内部的事件触发多模态切换控制;所有单元切换控制智能体对应一 个上层协调切换控制智能体，该上层协调切换控制智能体用于决策分布式发电单元之间的 事件触发多模态协调切换控制；