基于多代理的区域综合能源管理系统及方法与流程

1.本发明涉及综合能源技术领域，更具体地，涉及一种基于多代理的区域综合能源管理系统及方法。


背景技术：

2.综合能源系统需保证其安全、经济、高效的运行目标。综合能源系统的管理是一个多能源综合优化运行的过程，其面临复杂的约束条件。在区域综合能源系统的运行过程中，需要平衡系统运行的安全性与其经济性之间的矛盾；需要平衡能源利用效率、能源可持续性和用能经济性之间的矛盾，需要综合考虑各能源子系统的运行状况以寻求整个能源系统的最佳状态等。系统内各类设备的互补耦合及故障情况下的“网络重构”，使得能量流路径具有多变的特征。能源路径选择和能源分配的多元化和多变性为能源互联网的运行管理带来挑战。在综合能源系统的信息架构基础上，如何深度利用系统信息，进行能源供应和需求的预测、需求侧管理，实现能源生产的优化，是综合能源系统运营管理的重点研究领域。
3.区域综合能源系统具有明显的层级化特征，区域中存在配电网络、配气网络、热力网络，同时存在区域集中的能源供给和用户侧分布式的能源供给设施。集中的能源设施与城市骨干能源网相连，通过与用户侧分布式供能实现各能源形式的协调调度；用户侧分布式供能结合本地的可再生能源，对居民、工商业等各类形式的负荷进行直接供能，各级能源供给形成了多能源多级耦合的局面，目前研究中多针对集中式供能设施或用户级的多能源微网，缺乏针对区域综合能源系统层级结构的相关管理方法和系统的研究。区域内分布式供能在实现本地自治的同时需要集中供能设施的支持，而集中供能设施需要依据分布式供能的情况优化系统能流，集中式控制或分布式自律控制结构不能满足区域综合能源系统的运行特征。


技术实现要素：

4.针对上述区域综合能源系统多层级能源设施运行管理需求，本发明的目的是提供一种基于多代理的区域综合能源管理系统及方法，使区域综合能源系统在用户、能源供应商等各方参与下，实现区域内分布式能源和集中式能源的协调运行。
5.根据本发明的一个方面，提供一种基于多代理的区域综合能源管理系统，包括区域管理层、协调管理层和用户层，所述区域管理层包括区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理和区域能源运营代理，所述协调管理层包括区域集中供能代理、区域集中储能代理和分布式供能用户代理，所述用户层包括负荷代理、分布式发电代理、分布式制热代理和分布式储能代理，其中：所述负荷代理、分布式发电代理、分布式制热代理和分布式储能代理分别对分布式能源系统的负荷设备、发电设备、制热设备和储能设备进行管理，将各设备的历史数据通过协调管理层的分布式供能用户代理发送给区域管理层的区域能源运营代理；区域能源运营代理根据所述各设备的历史数据对各用户各能源需求进行日前预测，根据预测结果制定区域集中能源生产、储能的日前计划并进行安全性校核；分布
式供能用户代理根据通过安全校核后的日前计划制定所管辖的用户层的各设备各时段的运行计划，发送对应指令给用户层的各代理，区域能源运营代理和分布式供能用户代理依据区域在过去时段的各设备的运行情况，按照运行计划中的原目标对当日剩余时段的运行计划进行滚动修正，接到指令的用户层的代理按照指令工作，未接到指令的用户层的代理进入独立模式，所述独立模式包括未接到指令的用户层的代理对应的各设备通过与邻近代理之间的通讯获得其他设备的工作状态，按照独立模式下的策略集自治运行。
6.优选地，所述区域能源运营代理与区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理间采取发布/订阅通讯机制；区域能源运营代理与区域集中供能代理、区域储能代理、分布式供能用户代理之间采取请求/应答通讯机制；分布式供能用户代理与负荷代理、分布式发电代理、分布式制热代理、分布式储能代理间采取请求/应答通讯机制；负荷代理与分布式发电代理、分布式制热代理、分布式储能代理之间采取发布/订阅通讯机制。
7.进一步，优选地，所述区域能源运营代理制定的日前计划满足安全性校核时，将所述日前计划发送给分布式供能用户代理、区域集中供能代理、区域集中储能代理、区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理；所述区域能源运营代理制定的日前计划不满足安全性校核时，按照系统安全边界获得各用户的用能限制，将用能限制后的日前计划发送给分布式供能用户代理、区域集中供能代理、区域集中储能代理、区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理。
8.此外优选地，所述区域能源运营代理包括：
9.日前预测模型，依据分布式供能用户代理提供的历史数据对分布式能源系统内各用户对各能源的最大需求进行日前预测，所述历史数据包括电力、天然气和热力需求数据：
10.(p
ie
,v
ig
,p
ih
)i＝1,...,n
11.其中，p
ie
、v
ig
、p
ih
为区域中第i个用户的日最大用电功率、用气速率和用热功率的预测值，n为用户的数量；
12.用能需求预测模型，结合日前预测模型预测的各用户对各能源的最大需求根据下式预测区域整体用能需求
[0013][0014][0015][0016]
其中，为区域整体日最大用电功率需求预测值，为区域日整体最大用气速率需求预测值，为区域日整体最大用热功率需求预测值；λ
e
、λ
g
、λ
h
为区域内各用户电力、天然气、热能的同时系数；
[0017]
日前计划获得模型，结合用能需求预测模型预测的各能源的区域整体用能需求和各能源的价格，按照经济性运行目标根据下式制定区域集中能源生产和储能的日前计划：
[0018]
[0019]
其中，e
b
为区域能源运营代理购买能源所需要的总费用；t为计划时段的序号；t＝1,2...t，t为计划周期总时段数；δt为计划时段长度；ξ＝[ξ
e
,ξ
g
,ξ
h
]为区域能源电能、天然气和热能的价格向量；为第i个用户在t时段的能源需求确认向量，分别为第i个用户在t时段的电力、天然气、热力需求确认；j为区域集中能源生产设施的序号，为生产设施的启停状态，表示集中能源生产设施停止，表示集中能源生产设施启动，j＝1,2...m；c
j
为设施的输入
‑
输出耦合矩阵，为3
×
3维矩阵，由能源生产设施的输入输出转换特性确定；为第j个集中能源生产设施在t时段的的产能向量，分别为第j个区域集中能源生产设施在t时段所生产的电功率、天然气流速和热功率；k为区域集中储能设施的序号，为储能设施的启停状态，表示储能设施停止，表示储能设施启动，k＝1,2...s；为集中储能设施的输入
‑
储能和输入
‑
释能耦合矩阵，均为3
×
3维矩阵，由设备的储/释能转换特性确定；3维矩阵，由设备的储/释能转换特性确定；分别为第k个集中储能设施在t时段的储能向量和释能向量，分别为第k个区域集中储能设施在t时段所储存的电功率、天然气流速和热功率，分别为第k个区域集中储能设施在t时段所释放的电功率、天然气流速和热功率。
[0020]
进一步，优选地，所述日前计划获得模型中，区域集中能源生产和储释能满足系统平衡约束、设施爬坡和启停约束以及区域最大能源供应能力：
[0021][0022]
其中，为区域的最大能源供应能力向量，用户的能源需求不小于用户能源需求预测，用户能源需求预测，为第i个用户在t时段的能源需求预测向量，分别为区域第i个用户在t时段的电力、天然气、热力预测量。
[0023]
优选地，所述分布式供能用户代理包括：
[0024]
设备划分单元，将设备划分为用电设备、用热设备、发电设备、制热设备和储能设备；
[0025]
数据采集单元，采集各用户在各时段的用电设备的电负荷、用热设备的热负荷、发电设备和制热设备的发电功率以及储能设备的储能功率和释能功率；
[0026]
功率运行范围获得单元，从用户层的负荷代理、分布式发电代理、分布式储能代理、分布式制热代理获得各设备的功率运行范围，包括：用户电热负荷的调节范围理、分布式制热代理获得各设备的功率运行范围，包括：用户电热负荷的调节范围为第i个用户在t时段的最小电负荷和最小热负荷，为第i个用户在t时段的最大电负荷和最大热负荷；分布式发电设备的调节范围为第i个用户在t时段的最大电负荷和最大热负荷；分布式发电设备的调节范围为第i个用户第f个发电设备在t时段的发电功率下限和上限；分布
式制热设备的调节范围式制热设备的调节范围为第i个用户第o个制热设备在t时段的发电功率下限和上限；分布式储能设备的调节范围功率下限和上限；分布式储能设备的调节范围为第i个用户第c个储能设备在t时段的储能功率下限和上限，为第i个用户第c个储能设备在t时段的释能功率下限和上限；
[0027]
运行计划获得模型，依据区域能源运营代理发出的用户用能需求确认或限制，以运行费用最低为协调目标，获得各设备运行计划：
[0028][0029]
其中，x
i
为用户的总体运行费用，le＝1,2...le，lh＝1,2...lh，le为用户用电设备类型数量，lh为用户用热设备类型数量，f＝1,2...f，f为用户发电设备的数量，o＝1,2...o，o为用户制热设备的数量，c＝1,2...c，c为用户储能设备数量，为用户调整电负荷和热负荷所造成损失的单位费用；为用户发电和制热设备调整发电或制热所造成损失的单位费用；为储能设备调制储能和释能功率所造成损失的单位费用；j
i
为分布式供能用户的耦合矩阵，为3
×
(le+lh+f+r+o)维矩阵；为分布式供能用户的能流向量，分别为用电负荷的功率指令、用热负荷的功率指令、发电设备的发电功率指令、制热设备的制热功率指令、储能设备储能功率指令和释能功率指令；备储能功率指令和释能功率指令；为各功率指令于原计划的偏差，率指令于原计划的偏差，率指令于原计划的偏差，
[0030]
下发单元，分布式供能用户代理将各设备各时段的功率指令下发到用户层的负荷代理、分布式发电代理、分布式储能代理、分布式制热代理，并获得各代理的应答。
[0031]
优选地，所述区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理分别用于区域与外部电网、天然气、热力供应设施的联系，以及区域内电力、天然气、热力供应网络设施的管理；区域能源运营代理用于与协调管理层的各代理进行交互，同时与区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理进行互动；区域集中供能代理用于区域中集中能源生产设施的管理，区域集中储能代理用于区域中集中储能设施的管理，分布式供能用户代理用于分布式能源系统的分布式功能用户。
[0032]
根据本发明的另一个方面，提供一种基于多代理的区域综合能源管理方法，包括：
[0033]
分层设定分布式能源管理系统各能源对应的多个代理，划分的层包括区域管理层、协调管理层和用户层，区域管理层划分的代理包括区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理、区域能源运营代理；协调管理层划分的代理包括区域集中供能代
理、区域集中储能代理、分布式供能用户代理；用户层划分的代理包括负荷代理、分布式发电代理、分布式制热代理和分布式储能代理；
[0034]
所述负荷代理、分布式发电代理、分布式制热代理和分布式储能代理分别对分布式能源系统的负荷设备、发电设备、制热设备和储能设备进行管理，将各设备的历史数据通过协调管理层的分布式供能用户代理发送给区域管理层的区域能源运营代理；
[0035]
区域能源运营代理根据所述各设备的历史数据对各用户各能源需求进行日前预测，根据预测结果制定区域集中能源生产、储能的日前计划并进行安全性校核；
[0036]
分布式供能用户代理根据通过安全校核后的日前计划制定所管辖的用户层的各设备各时段的运行计划，发送对应指令给用户层的各代理；
[0037]
区域能源运营代理和分布式供能用户代理依据区域在过去时段的各设备的运行情况，按照运行计划中的原目标对当日剩余时段的运行计划进行滚动修正；
[0038]
接到指令的用户层的代理按照指令工作，未接到指令的用户层的代理进入独立模式，所述独立模式包括未接到指令的用户层的代理对应的各设备通过与邻近代理之间的通讯获得其他设备的工作状态，按照独立模式下的策略集自治运行。
[0039]
优选地，所述日前计划的获得方法包括：
[0040]
依据分布式供能用户代理提供的历史数据对系统内各用户的最大需求进行日前预测，所述历史数据包括电力、天然气和热力需求数据：
[0041]
(p
ie
,v
ig
,p
ih
)i＝1,...,n
[0042]
其中，p
ie
、v
ig
、p
ih
为区域中第i个用户的日最大用电功率、用气速率和用热功率的预测值，n为用户的数量；
[0043]
根据下式获得区域整体用能需求
[0044][0045][0046][0047]
式中，为区域整体日最大用电功率需求预测值，为区域日整体最大用气速率需求预测值，为区域日整体最大用热功率需求预测值；λ
e
、λ
g
、λ
h
为区域内各用户电力、天然气、热能的同时系数；
[0048]
区域能源运营代理将区域电能、天然气、热能的用能需求预测值分别发送给区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理，各代理向区域能源运营代理反馈最大能源供应能力以及各能源供应的价格(ξ
e
,ξ
g
,ξ
h
)，其中为区域最大供电功率，为区域最大天然气供应速率，为区域最大供热功率；ξ
e
为区域供电价格，ξ
g
为区域天然气供应价格，ξ
h
为区域供热价格；
[0049]
区域能源运营代理按照经济性运行目标根据下式制定区域集中能源生产和储能的日前计划：
[0050][0051]
其中，e
b
为区域能源运营代理购买能源所需要的总费用；t为计划时段的序号；t＝1,2...t，t为计划周期总时段数；δt为计划时段长度；ξ＝[ξ
e
,ξ
g
,ξ
h
]为区域能源电能、天然气和热能的价格向量；为第i个用户在t时段的能源需求确认向量，分别为第i个用户在t时段的电力、天然气、热力需求确认；j为区域集中能源生产设施的序号，为生产设施的启停状态，表示集中能源生产设施停止，表示集中能源生产设施启动，j＝1,2...m；c
j
为设施的输入
‑
输出耦合矩阵，为3
×
3维矩阵，由能源生产设施的输入输出转换特性确定；为第j个集中能源生产设施在t时段的的产能向量，分别为第j个区域集中能源生产设施在t时段所生产的电功率、天然气流速和热功率；k为区域集中储能设施的序号，为储能设施的启停状态，表示储能设施停止，表示储能设施启动，k＝1,2...s；为集中储能设施的输入
‑
储能和输入
‑
释能耦合矩阵，均为3
×
3维矩阵，由设备的储/释能转换特性确定；3维矩阵，由设备的储/释能转换特性确定；分别为第k个集中储能设施在t时段的储能向量和释能向量，分别为第k个区域集中储能设施在t时段所储存的电功率、天然气流速和热功率，分别为第k个区域集中储能设施在t时段所释放的电功率、天然气流速和热功率。
[0052]
优选地，所述运行计划的获得方法包括：
[0053]
将设备划分为用电设备、用热设备、发电设备、制热设备和储能设备，获得各用户在各时段的用电设备的电负荷、用热设备的热负荷、发电设备和制热设备的发电功率以及储能设备的储能功率和释能功率；
[0054]
分布式供能用户代理从用户层的负荷代理、分布式发电代理、分布式储能代理、分布式制热代理获得各设备的功率运行范围，包括：用户电热负荷的调节范围布式制热代理获得各设备的功率运行范围，包括：用户电热负荷的调节范围为第i个用户在t时段的最小电负荷和最小热负荷，为第i个用户在t时段的最大电负荷和最大热负荷；分布式发电设备的调节范围为第i个用户在t时段的最大电负荷和最大热负荷；分布式发电设备的调节范围为第i个用户第f个发电设备在t时段的发电功率下限和上限；分布式制热设备的调节范围式制热设备的调节范围为第i个用户第o个制热设备在t时段的发电功率下限和上限；分布式储能设备的调节范围功率下限和上限；分布式储能设备的调节范围为第i个用户第c个储能设备在t时段的储能功率下限和上限，为第i个用户第c个储能设备在t时段的释能功率下限和上限；
[0055]
分布式供能用户代理依据区域能源运营代理发出的用户用能需求确认或限制，以运行费用最低为协调目标，获得各设备的运行计划：
[0056][0057]
其中，x
i
为用户的总体运行费用，le＝1,2...le，lh＝1,2...lh，le为用户用电设备类型数量，lh为用户用热设备类型数量，f＝1,2...f，f为用户发电设备的数量，o＝1,2...o，o为用户制热设备的数量，c＝1,2...c，c为用户储能设备数量，为用户调整电负荷和热负荷所造成损失的单位费用；为用户发电和制热设备调整发电或制热所造成损失的单位费用；为储能设备调制储能和释能功率所造成损失的单位费用；j
i
为分布式供能用户的耦合矩阵，为3
×
(le+lh+f+r+o)维矩阵；为分布式供能用户的能流向量，分别为用电负荷的功率指令、用热负荷的功率指令、发电设备的发电功率指令、制热设备的制热功率指令、储能设备储能功率指令和释能功率指令；备储能功率指令和释能功率指令；为各功率指令于原计划的偏差，率指令于原计划的偏差，率指令于原计划的偏差，
[0058]
分布式供能用户代理将各设备各时段的功率指令下发到用户层的负荷代理、分布式发电代理、分布式储能代理、分布式制热代理，并获得各代理的应答。
[0059]
多代理机制为区域综合能源系统各层级供能设施的协调运行提供了基础，可解决区域综合能源系统中本地自治和区域整体优化运行的矛盾，为区域综合能源系统实现能源清洁、高效利用提供保障。
[0060]
本发明由于采用层级化的代理机制，各代理职责目标划分清晰，具备各代理协调运行机制，可克服综合能源系统集中管控和分布式自治控制的局限性；本发明由于在协调管理层考虑分布式供能用户理，可对大量分散的分布式元件进行整体协调，实现区域整体能源供给和消费的优化；分布式供能系统在区域能源运营的约束下实现自治运行，同时，各分布式元件也可独立运行，保障了分布式供能系统的可靠性。
附图说明
[0061]
图1为本发明所述基于多代理的区域综合能源管理系统的结构示意图；
[0062]
图2是本发明基于多代理的区域综合能源管理系统的安全性校核的示意图；
[0063]
图3为本发明所述基于多代理的区域综合能源管理系统的各代理之间通讯连接的示意图；
[0064]
图4为本发明所述基于多代理的区域综合能源管理方法的流程示意图。
具体实施方式
[0065]
现在将参考附图更全面地描述示例性实施方式。然而，示例性实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例性实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
[0066]
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
[0067]
需要说明的是，本公开中，用语“包括”、“配置有”、“设置于”用以表示开放式的包括在内的意思，并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。
[0068]
图1为本发明的基于多代理的区域综合能源管理系统的结构示意图，如图1所示，所述区域综合能源管理系统包括区域管理层、协调管理层和用户层，所述区域管理层包括区域电力供应代理101、区域天然气供应代理102、区域热力供应代理103和区域能源运营代理104，所述协调管理层包括区域集中供能代理111、区域集中储能代理112和分布式供能用户代理113，所述用户层包括负荷代理121、分布式发电代理123、分布式制热代理122和分布式储能代理124，其中：
[0069]
在区域管理层中，区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理分别用于区域与外部电网、天然气、热力供应设施的联系，以及区域内电力、天然气、热力供应网络设施的管理；区域能源运营代理用于与协调管理层的各代理进行交互，同时与区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理进行互动；
[0070]
在协调管理层中，区域集中供能代理用于区域中集中能源生产设施的管理，区域集中储能代理用于区域中集中储能设施的管理，分布式供能用户代理用于分布式能源系统的分布式功能用户，一个区域综合能源系统可存在若干个分布式供能用户，对应在协调管理层存在多个分布式供能用户代理；一个区域可能存在多个能源生产设施，如热电联供、可再生能源场站、供热站等，对应存在多个区域集中供能代理；一个区域可能存在多个储能设施，涉及电储能、储热、储气等，对应可能存在多个区域储能代理；
[0071]
在用户层中，负荷代理、分布式发电代理、分布式制热代理和分布式储能代理分别对分布式能源系统中具有独立控制能力的的负荷设备、发电设备、制热设备和储能设备进行管理，将各设备的历史数据通过协调管理层的分布式供能用户代理发送给区域管理层的区域能源运营代理，由于分布式供能系统中可能存在多个发电、制热和储能设备，对应存在多个代理，负荷分类对应负荷代理，也存在多个负荷代理，各代理的组合对应一个完整的分布式供能系统，各代理与协调管理层中的分布式供能用户代理进行互动。
[0072]
在一个实施例中，在区域综合能源管理系统中：
[0073]
负荷代理、分布式发电代理、分布式制热代理和分布式储能代理分别对分布式能源系统的负荷设备、发电设备、制热设备和储能设备进行管理，将各设备的历史数据通过协调管理层的分布式供能用户代理发送给区域管理层的区域能源运营代理；
[0074]
区域能源运营代理根据所述各设备的历史数据对各用户各能源需求进行日前预测，根据预测结果制定区域集中能源生产、储能的日前计划并进行安全性校核，所述安全性校核包括：将日前计划于静态安全域进行对比，静态安全域是由满足n
‑
1安全准则的工作点构成的集合，是一个高维空间；安全边界即系统静态安全域的边界；如果系统运行计划不满足安全性校核，即超出安全边界，需要改变运行计划，如图2所示，安全域是一个由超平面组成的高维空间，为便于阐述利用二维韦恩图形示意，其中，ω0为系统的静态安全域，l
s
为安全域边界；ω1为某个运行计划所包含工作点所形成的运行域，其包含在安全域内，视为通过安全性校核。图中点划线包含区域也为运行计划所包含工作点所形成的一个运行域，由ω3和ω2部分组成，其中，ω2部分超出系统安全边界，视为安全性校核不通过；
[0075]
分布式供能用户代理根据通过安全校核后的日前计划制定所管辖的用户层的各设备各时段的运行计划，发送对应指令给用户层的各代理，区域能源运营代理和分布式供能用户代理依据区域在过去时段的各设备的运行情况，按照运行计划中的原目标对当日剩余时段的运行计划进行滚动修正，接到指令的用户层的代理按照指令工作，未接到指令的用户层的代理进入独立模式，所述独立模式包括未接到指令的用户层的代理对应的各设备通过与邻近代理之间的通讯获得其他设备的工作状态，按照独立模式下的策略集自治运行，所述运行情况包括对于区域能源运营代理指在已发生时段区域集中供能的能源生产功率、区域储能的储释能功率以及各分布式供能用户与区域的交换功率，对于分布式用户代理指用户分布式供能系统内各设备在已发生时段的功率，所述滚动修正包括：按照原运行计划的目标函数以上一时段的运行点为初始条件，对剩余时段的运行计划进行安排；所述策略集包括预先设定的策略，例如，切换设备的策略、切换负荷的策略等。
[0076]
在一个实施例中，区域综合能源管理系统各层代理之间通过设定的通讯机制联系，并依靠各个代理的决策完成区域综合能源系统的协调运行。
[0077]
图3为本发明的基于多代理的区域综合能源管理系统的各代理之间通讯连接的示意图，如图3所示，区域能源运营代理与区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理间采取发布/订阅通讯机制；区域能源运营代理与区域集中供能代理、区域储能代理、分布式供能用户代理之间采取请求/应答通讯机制；分布式供能用户代理与负荷代理、分布式发电代理、分布式制热代理、分布式储能代理间采取请求/应答通讯机制；负荷代理与分布式发电代理、分布式制热代理、分布式储能代理之间采取发布/订阅通讯机制。
[0078]
在一个实施例中，所述区域能源运营代理制定的日前计划满足安全性校核时，将所述日前计划发送给分布式供能用户代理、区域集中供能代理、区域集中储能代理、区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理；所述区域能源运营代理制定的日前计划不满足安全性校核时，按照系统安全边界获得各用户的用能限制，将用能限制后的日前计划发送给分布式供能用户代理、区域集中供能代理、区域集中储能代理、区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理。
[0079]
在一个实施例中，所述区域能源运营代理包括：
[0080]
日前预测模型，依据分布式供能用户代理提供的历史数据对分布式能源系统内各用户对各能源的最大需求进行日前预测，所述历史数据包括电力、天然气和热力需求数据：
[0081]
(p
ie
,v
ig
,p
ih
)i＝1,...,n
[0082]
其中，p
ie
、v
ig
、p
ih
为区域中第i个用户的日最大用电功率、用气速率和用热功率的
预测值，n为用户的数量；
[0083]
用能需求预测模型，结合日前预测模型预测的各用户对各能源的最大需求根据下式预测区域整体用能需求
[0084][0085][0086][0087]
其中，为区域整体日最大用电功率需求预测值，为区域日整体最大用气速率需求预测值，为区域日整体最大用热功率需求预测值；λ
e
、λ
g
、λ
h
为区域内各用户电力、天然气、热能的同时系数；
[0088]
日前计划获得模型，结合用能需求预测模型预测的各能源的区域整体用能需求和各能源的价格，按照经济性运行目标根据下式制定区域集中能源生产和储能的日前计划：
[0089][0090]
其中，e
b
为区域能源运营代理购买能源所需要的总费用；t为计划时段的序号；t＝1,2...t，t为计划周期总时段数；δt为计划时段长度；ξ＝[ξ
e
,ξ
g
,ξ
h
]为区域能源电能、天然气和热能的价格向量；为第i个用户在t时段的能源需求确认向量，分别为第i个用户在t时段的电力、天然气、热力需求确认；j为区域集中能源生产设施的序号，为生产设施的启停状态，表示集中能源生产设施停止，表示集中能源生产设施启动，j＝1,2...m；c
j
为设施的输入
‑
输出耦合矩阵，为3
×
3维矩阵，由能源生产设施的输入输出转换特性确定；为第j个集中能源生产设施在t时段的的产能向量，分别为第j个区域集中能源生产设施在t时段所生产的电功率、天然气流速和热功率；k为区域集中储能设施的序号，为储能设施的启停状态，表示储能设施停止，表示储能设施启动，k＝1,2...s；为集中储能设施的输入
‑
储能和输入
‑
释能耦合矩阵，均为3
×
3维矩阵，由设备的储/释能转换特性确定；3维矩阵，由设备的储/释能转换特性确定；分别为第k个集中储能设施在t时段的储能向量和释能向量，分别为第k个区域集中储能设施在t时段所储存的电功率、天然气流速和热功率，分别为第k个区域集中储能设施在t时段所释放的电功率、天然气流速和热功率。
[0091]
优选地，所述区域能源运营代理还包括：
[0092]
所述日前计划获得模型中，区域集中能源生产和储释能满足系统平衡约束、设施爬坡和启停约束以及区域最大能源供应能力：
[0093][0094]
其中，为区域的最大能源供应能力向量，用户的能源需求不小于用户能源需求预测，用户能源需求预测，为第i个用户在t时段的能源需求预测向量，分别为区域第i个用户在t时段的电力、天然气、热力预测量。
[0095]
在一个实施例中，所述分布式供能用户代理包括：
[0096]
设备划分单元，将设备划分为用电设备、用热设备、发电设备、制热设备和储能设备；
[0097]
数据采集单元，采集各用户在各时段的用电设备的电负荷、用热设备的热负荷、发电设备和制热设备的发电功率以及储能设备的储能功率和释能功率；
[0098]
功率运行范围获得单元，从用户层的负荷代理、分布式发电代理、分布式储能代理、分布式制热代理获得各设备的功率运行范围，包括：用户电热负荷的调节范围理、分布式制热代理获得各设备的功率运行范围，包括：用户电热负荷的调节范围为第i个用户在t时段的最小电负荷和最小热负荷，为第i个用户在t时段的最大电负荷和最大热负荷；分布式发电设备的调节范围为第i个用户在t时段的最大电负荷和最大热负荷；分布式发电设备的调节范围为第i个用户第f个发电设备在t时段的发电功率下限和上限；分布式制热设备的调节范围布式制热设备的调节范围为第i个用户第o个制热设备在t时段的发电功率下限和上限；分布式储能设备的调节范围电功率下限和上限；分布式储能设备的调节范围为第i个用户第c个储能设备在t时段的储能功率下限和上限，为第i个用户第c个储能设备在t时段的释能功率下限和上限；
[0099]
运行计划获得模型，依据区域能源运营代理发出的用户用能需求确认或限制，以运行费用最低为协调目标，获得各设备运行计划：
[0100][0101]
其中，x
i
为用户的总体运行费用，le＝1,2...le，lh＝1,2...lh，le为用户用电设备类型数量，lh为用户用热设备类型数量，f＝1,2...f，f为用户发电设备的数量，o＝1,2...o，o为用户制热设备的数量，c＝1,2...c，c为用户储能设备数量，为用户调整电负荷和热负荷所造成损失的单位费用；为用户发电和制热设备调整发电或制热所造成损失的单位费用；为储能设备调制储能和释能功率所造成损失的单位费用；j
i
为分布式供能用户的耦合矩阵，为3
×
(le+lh+f+r+o)维矩阵；为分布式供能用户的能流向量，分别为用电负荷的功率指令、用热负荷的功率指令、发电设备的发电功率指令、制热设备的制热功率指令、储能设
备储能功率指令和释能功率指令；备储能功率指令和释能功率指令；为各功率指令于原计划的偏差，指令于原计划的偏差，指令于原计划的偏差，
[0102]
下发单元，分布式供能用户代理将各设备各时段的功率指令下发到用户层的负荷代理、分布式发电代理、分布式储能代理、分布式制热代理，并获得各代理的应答。
[0103]
图4为本发明的基于多代理的区域综合能源管理方法的流程示意图，如图4所示，所述区域综合能源管理方法包括：
[0104]
步骤s1，分层设定分布式能源管理系统各能源对应的多个代理，划分的层包括区域管理层、协调管理层和用户层，区域管理层划分的代理包括区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理、区域能源运营代理；协调管理层划分的代理包括区域集中供能代理、区域集中储能代理、分布式供能用户代理；用户层划分的代理包括负荷代理、分布式发电代理、分布式制热代理和分布式储能代理；
[0105]
步骤s2，所述负荷代理、分布式发电代理、分布式制热代理和分布式储能代理分别对分布式能源系统的负荷设备、发电设备、制热设备和储能设备进行管理，将各设备的历史数据通过协调管理层的分布式供能用户代理发送给区域管理层的区域能源运营代理；
[0106]
步骤s3，区域能源运营代理根据所述各设备的历史数据对各用户各能源需求进行日前预测，根据预测结果制定区域集中能源生产、储能的日前计划并进行安全性校核；
[0107]
步骤s4，分布式供能用户代理根据通过安全校核后的日前计划制定所管辖的用户层的各设备各时段的运行计划，发送对应指令给用户层的各代理；
[0108]
步骤s5，区域能源运营代理和分布式供能用户代理依据区域在过去时段的各设备的运行情况，按照运行计划中的原目标对当日剩余时段的运行计划进行滚动修正；
[0109]
步骤s6，接到指令的用户层的代理按照指令工作，未接到指令的用户层的代理进入独立模式，所述独立模式包括未接到指令的用户层的代理对应的各设备通过与邻近代理之间的通讯获得其他设备的工作状态，按照独立模式下的策略集自治运行。独立模式是各用户级设备在无法接受分布式能源供应用户代理指令时所采取的工作模式。
[0110]
在步骤s3中，包括：
[0111]
依据分布式供能用户代理提供的历史数据对系统内各用户的最大需求进行日前预测，所述历史数据包括电力、天然气和热力需求数据：
[0112]
(p
ie
,v
ig
,p
ih
)i＝1,...,n
[0113]
其中，p
ie
、v
ig
、p
ih
为区域中第i个用户的日最大用电功率(mw)、用气速率(m3/h)和用热功率(mw)的预测值，n为用户的数量；
[0114]
根据下式获得区域整体用能需求
[0115][0116]
[0117][0118]
式中，为区域整体日最大用电功率需求预测值，为区域日整体最大用气速率需求预测值，为区域日整体最大用热功率需求预测值；λ
e
、λ
g
、λ
h
为区域内各用户电力、天然气、热能的同时系数；
[0119]
区域能源运营代理将区域电能、天然气、热能的用能需求预测值分别发送给区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理，各代理向区域能源运营代理反馈最大能源供应能力以及各能源供应的价格(ξ
e
,ξ
g
,ξ
h
)，其中为区域最大供电功率，为区域最大天然气供应速率，为区域最大供热功率；ξ
e
为区域供电价格(元/kwh)，ξ
g
为区域天然气供应价格(元/m3)，ξ
h
为区域供热价格(元/mj)；
[0120]
区域能源运营代理按照经济性运行目标根据下式制定区域集中能源生产和储能的日前计划：
[0121][0122]
其中，e
b
为区域能源运营代理购买能源所需要的总费用；t为计划时段的序号；t＝1,2...t，t为计划周期总时段数；δt为计划时段长度；ξ＝[ξ
e
,ξ
g
,ξ
h
]为区域能源电能、天然气和热能的价格向量；为第i个用户在t时段的能源需求确认向量，分别为第i个用户在t时段的电力、天然气、热力需求确认；j为区域集中能源生产设施的序号，为生产设施的启停状态，表示集中能源生产设施停止，表示集中能源生产设施启动，j＝1,2...m；c
j
为设施的输入
‑
输出耦合矩阵，为3
×
3维矩阵，由能源生产设施的输入输出转换特性确定；为第j个集中能源生产设施在t时段的的产能向量，分别为第j个区域集中能源生产设施在t时段所生产的电功率、天然气流速和热功率；k为区域集中储能设施的序号，为储能设施的启停状态，表示储能设施停止，表示储能设施启动，k＝1,2...s；为集中储能设施的输入
‑
储能和输入
‑
释能耦合矩阵，均为3
×
3维矩阵，由设备的储/释能转换特性确定；3维矩阵，由设备的储/释能转换特性确定；分别为第k个集中储能设施在t时段的储能向量和释能向量，分别为第k个区域集中储能设施在t时段所储存的电功率、天然气流速和热功率，分别为第k个区域集中储能设施在t时段所释放的电功率、天然气流速和热功率。
[0123]
步骤s3还包括：
[0124]
区域集中能源生产和储释能满足系统平衡约束、设施爬坡和启停约束以及区域最大能源供应能力：
[0125][0126]
其中，为区域的最大能源供应能力向量，用户的能源需求不小于用户能源需求预测，用户能源需求预测，为第i个用户在t时段的能源需求预测向量，分别为区域第i个用户在t时段的电力、天然气、热力预测量。
[0127]
当满足安全性校核时，将所述日前计划发送给分布式供能用户代理、区域集中供能代理、区域集中储能代理、区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理；
[0128]
当不满足安全性校核时，按照系统安全边获得各用户的用能限制，当不满足安全性校核时，按照系统安全边获得各用户的用能限制，为第i个用户在t时段的用能限制向量，分别为区域第i个用户在t时段的电力、天然气、热力需求，将用能限制后的日前计划发送给分布式供能用户代理、区域集中供能代理、区域集中储能代理、区域电力供应代理、区域天然气供应代理、区域热力供应代理；
[0129]
在步骤s5中，包括：
[0130]
将设备划分为用电设备、用热设备、发电设备、制热设备和储能设备，获得各用户在各时段的用电设备的电负荷、用热设备的热负荷、发电设备和制热设备的发电功率以及储能设备的储能功率和释能功率；
[0131]
分布式供能用户代理从用户层的负荷代理、分布式发电代理、分布式储能代理、分布式制热代理获得各设备的功率运行范围，包括：分布式供能用户代理从用户层的负荷代理、分布式发电代理、分布式储能代理、分布式制热代理获得各设备的产用能计划，包括：用户第le类用电设备在t时段的电负荷用户第lh类用电设备在t时段的电负荷le＝1,2...le，lh＝1,2...lh，le为用户用电设备类型数量，lh为用户用热设备类型数量；用户第f个发电设备在t时段的发电功率f＝1,2...f，f为用户发电设备的数量；用户第o个制热设备在t时段的发电功率o＝1,2...o，o为用户制热设备的数量；用户第c个储能设备在t时段的储能功率和释能功率c＝1,2...c，c为用户储能设备数量；分布式供能用户代理从用户层的负荷代理、分布式发电代理、分布式储能代理、分布式制热代理获得各设备的功率运行范围，包括用户电热负荷的调节范围得各设备的功率运行范围，包括用户电热负荷的调节范围为第i个用户在t时段的最小电负荷和最小热负荷，为第i个用户在t时段的最大电负荷和最大热负荷；分布式发电设备的调节范围时段的最大电负荷和最大热负荷；分布式发电设备的调节范围为第i个用户第f个发电设备在t时段的发电功率下限和上限；分布式制热设备的调节范围第i个用户第f个发电设备在t时段的发电功率下限和上限；分布式制热设备的调节范围为第i个用户第o个制热设备在t时段的发电功率下限和上限；分布式储能设备的调节范围式储能设备的调节范围为第i个用户第c个储能设备在t时段的储能功率下限和上限，为第i个用户第c个储能设备在t时段的释能功率下限和上限；
[0132]
分布式供能用户代理依据区域能源运营代理发出的用户用能需求确认或限制，以运行费用最低为协调目标，优化各设备运行计划：
[0133][0134]
其中，x
i
为用户的总体运行费用，le＝1,2...le，lh＝1,2...lh，le为用户用电设备类型数量，lh为用户用热设备类型数量，f＝1,2...f，f为用户发电设备的数量，o＝1,2...o，o为用户制热设备的数量，c＝1,2...c，c为用户储能设备数量，为用户调整电负荷和热负荷所造成损失的单位费用；为用户发电和制热设备调整发电或制热所造成损失的单位费用；为储能设备调制储能和释能功率所造成损失的单位费用；j
i
为分布式供能用户的耦合矩阵，为3
×
(le+lh+f+r+o)维矩阵；为分布式供能用户的能流向量，分别为用电负荷的功率指令、用热负荷的功率指令、发电设备的发电功率指令、制热设备的制热功率指令、储能设备储能功率指令和释能功率指令；备储能功率指令和释能功率指令；为各功率指令于原计划的偏差，率指令于原计划的偏差，率指令于原计划的偏差，
[0135]
分布式供能用户代理将各设备各时段的功率指令下发到用户层的负荷代理、分布式发电代理、分布式储能代理、分布式制热代理，并获得各代理的应答。
[0136]
尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的发明实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。