[发明专利]基于两层一致性算法的能源互联网实时动态功率分配方法

说明书

本发明涉及一种基于两层一致性算法的能源互联网实时动态功率分配方法，以孤岛型能源互联网为研究对象，引入双层一致性理论构建能源互联网实时功率分配框架。将能源互联网划分为若干个能源局域网，同时以各能源局域网和能源局域网内各分布式电源的增量成本作为一致性状态变量设计一致性功率分配算法，使得各能源局域网根据自身情况均衡地承担能源互联网系统的功率不平衡量，进一步使得各分布式电源根据自身情况均衡地承担能源局域网的功率不平衡量，从而达到降低成本的目的。通过相邻智能体之间的信息交互，数据通信量减少，不仅能实现单个能源局域网发电成本的优化，更能实现整个能源互联网发电成本的优化。

技术领域

本发明涉及一种能源分配技术，特别涉及一种基于两层一致性算法的能源互联网实时动态功率分配方法。

背景技术

化石能源的日益枯竭，全球环境的日益恶化，使得可再生能源得到大力发展(文献[20]、文献[20])。以间歇性能源能量密度高和空间密度高为主要特征的含高密度间歇性能源的能源互联网逐步发展为一种新的能源结构。能源互联网(Energy internet，EI)(文献[20]-文献[20])是包含多个能源局域网(Energy local network，ELN)的大系统，每个能源局域网融合了大量的分布式可再生能源及其他分布式发电单元，由于这些不同种类的发电单元具有各自的特点，如发电的间歇性、发电技术的成熟性等，使得各种发电单元的控制特性和成本各不相同。而能源互联网运行调度的目标是在保证能源互联网整体实时功率平衡的同时，降低分布式电源总的发电成本，相当于将经济调度问题转换为功率分配过程中增量成本一致性的问题(文献[20]、文献[20])。因此研究能源互联网运行调度中的实时功率分配问题具有重要的意义。

在目前已有的文献中，许多智能算法被用来解决优化调度问题，如拉格朗日乘子法(文献[20])、线性规划(文献[20])、遗传算法(文献[20])、粒子群算法(文献[20])等，但是这些算法都属于集中式调控方法，需要通过中央控制器与分布式电源的通信，获取全局信息才能实现优化调度，因此其计算量大、通信集中、可靠性差、投资成本高，且无法适应系统灵活的拓扑结构(文献[20]-文献[20])。而分布式控制方式(文献[20])中每个分布式电源的控制单元仅需其本地和相邻分布式电源的信息，利用局部信息交换实现协调控制，因此其通信量好少、可靠性高且扩展性强。

由于能源互联网中可再生能源的高渗透率，能源互联网中需要协调的分布式设备的数量也十分庞大，集中式协调优化方法缺乏灵活性和鲁棒性，而分布式控制方式不需要中央控制器，更能满足能源互联网拓扑结构灵活多变和即插即用特性。多智能体一致性算法作为一种分布式调控方式已得到了广泛应用。文献[16]采用二次凸成本函数分析经济调度问题，提出了等增量成本的一致性算法，引入了“领导者”和“跟随者”的概念，有效解决了在各种通信拓扑网络下的经济调度分散优化问题。然而在上述算法中需要设定一个主节点记录整个系统的负荷功率，从而保证机组发电功率与当前的负荷功率平衡。文献[17]-[19]提出了一种“一致项+修正项”的调度算法，一致性项确保增量成本收敛到最优值，修正项根据物理设备的实际运行情况计算反馈量进行实时修正，保证供需平衡。上述一致性创新方法，使得主节点的设定不再必要。在文献[17]-[19]中，由智能体组建的通信网络对应的拓扑图是无向图，文献[20]则进一步研究了通信网络拓扑图是强连通图时的经济调度问题，拓宽了算法的应用范围。文献[21]在单个微网内使用双层的增量成本一致性算法解决电力系统的经济调度问题，在此基础上，文献[22]考虑了电力系统经济调度中通讯网络中断的问题。多智能体一致性算法不仅用于微网中，同样也适用于能源互联网。文献[23]提出对多能源互联的分布式控制方法，在保证负荷功率在各分布式电源间精确分配的基础上，使各分布式电源的输出电压相角和幅值保持一致，从而减小甚至消除分布式电源间的计算电流。

然而，上述文献主要集中于单个微网或能源局域网的经济调度研究，而能源互联网是包含多个能源局域网的大系统，因此在上述研究的基础上，提出一种包含多能源局域网的能源互联网运行调度方法。

文献[20]～[23]如下：