[发明专利]一种基于预测控制的多时滞智能电网经济调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能电网调度，尤其是涉及一种基于预测控制的多时滞智能电网经济调度方法。

背景技术

近年来，随着能源产业结构的升级调整和网络通讯技术的普及，电力行业市场化稳步推进，用户对电力服务的要求持续提高。在此背景下，智能电网的概念应运而生。智能电网的建设是一个巨大的历史性工程，在全球范围内仍处于起步阶段，并已成为未来电网研究热点之一。电网公司注重于如何有效提高能源输送和使用效率，增强电网运行的安全性、可靠性和灵活性；而电力用户则关心能否减少用电支出以及提升用电体验。因此，加强电网基础安全措建设，优化能源结构、提高能源利用率，提高电力系统运行的安全性、可靠性，减少用电支出是智能电网建设的主要任务。由于多智能体系统在一致性、编队控制、牵制控制、分布式平均追踪以及分布式优化等交叉领域的广泛应用，多智能体系统的分布式协同控制问题已成为控制领域的研究热点。多智能体系统是指由多个独立的智能体组成的一个网络系统，它通过智能体间的局部信息交互和协作来完成复杂的任务，其分布式工作方式极大地提高个体行为的自主性和协调性。考虑到智能电网的结构与多智能体系统极为相似，智能电网中的各个单元(发电设备、负荷等)可视为不同的智能体，因此已有研究者考虑利用多智能体系统中的研究方法来解决智能电网中的问题，并已取得了不错的成果。

相比于集中式控制，分布式控制仅利用了邻居的局部信息，避免了集中控制资源浪费的缺点，不仅节约了成本，提高了系统的鲁棒性和自适应性，而且可以处理单个个体无法实现的复杂任务。经济调度问题作为智能电网分布式控制研究的根本问题之一，其核心是设计算法，使系统在满足发电机组发电安全限制的约束下，能以最小的供电成本运行并且生产用户所需的总电能，实现资源的最大化效用。已有研究表明，当所有发电设备的增量成本达到一致时，电网处于最优的经济运行状态。

目前，在智能电网经济调度研究方面，大量的研究主要集中于理想的工作环境，而忽略了实际操作中存在的丢包、时延、外部扰动等现象。然而上述现象在实际电网运行中不可避免，并且会对电网的稳定运行产生重要的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供用于补偿时滞对电力系统运行带来的负面影响并最终达到预期控制目标的一种基于预测控制的多时滞智能电网经济调度方法。

本发明包括以下步骤：

1)构造智能电网的网络结构拓扑图，得到图的邻接矩阵、度矩阵和拉普拉斯矩阵。

2)构造智能电网经济调度的数学模型，获得系统参数。

3)设计发电设备输出状态预测器。

4)给定各个发电设备的初始值。

5)设置通信方式，使每个发电设备只能与邻居设备通信，运行分布式控制算法，调整每个节点的状态。

6)判断所有节点的增量成本状态是否达到一致，若是，则跳到步骤7)，否则返回步骤5)。

7)求解智能电网经济调度问题的最优解。

在步骤1)中，所述构造智能电网的网络结构拓扑图的具体方法可包括：假设所构造的智能电网网络结构拓扑图是无向连通图，节点数量为N，则该网络拓扑可以表示为G＝(V，E)，其中V＝(1,2...,N)表示非空的顶点集合，表示边集。则网络的邻接矩阵A、关联矩阵D和拉普拉斯矩阵L可以表示为：

L＝D-A∈R^N×N，

其中，R^N×N为N×N维实矩阵集合；a_ij(i,j＝1,2,...,N)表示节点i与节点j的连接关系；若节点i与节点j之间有边相连，则a_ij＝1，否则a_ij＝0；节点i的度定义为：L是拉普拉斯矩阵，拉普拉斯矩阵至少有一个特征根为0，1_N是其对应的特征向量，设λ_i(i＝1,2,...,N)为拉普拉斯矩阵L的特征值，则有：0＝λ₁≤λ₂≤…≤λ_N。

在步骤2)中，所述构造智能电网经济调度的数学模型的具体方法可包括：发电设备的成本函数：

C_i(P_i)＝α_iP_i²+β_iP_i+γ_i，