[发明专利]基于双Q学习考虑经济调节的孤岛微电网多模式切换策略

说明书

本发明公开了基于双Q学习考虑经济调节的孤岛微电网多模式切换策略，该策略包含两种设计方案：1、设计了一种基于双Q学习的混合控制策略，解决了微电网针对不同的外部环境，选择电气设备最优切换指令问题；2、提出了一种基于共识算法的经济控制方法，该方法采用协商一致性算法，解决了微电网发电边际成本和污染排放的优化问题；本发明对保证微电网稳定运行，提升微电网经济性能，降低微电网污染排放等方面问题具有一定的指导意义。

技术领域

本发明涉及一种基于双Q学习考虑经济调节的孤岛微电网多模式切换策略的设计方法，属于智能电网控制领域。

背景技术

交流微电网系统的主要任务之一是在外部环境发生变化的情况下，充分利用可再生能源来满足负荷需求。为了实现这一目标，需要设计有效的控制机制。然而，由于外部环境的不断变化，连续控制信号(例如，每个分布式能源正常运行所需的控制信号)和离散控制信号(例如，每个分布式能源模式切换所需的信号)将在系统中同时存在，因此交流微电网系统通常被认为是一个混合动力系统。系统运行特点如下：

(1)面对不同的外部条件，交流微电网系统需要频繁地启动和停止各种电气设备，这使得被控系统应具有多模态切换的特点。

(2)由于风力发电机和光伏的不确定性，储能单元和柴油发电机需要在不同情况下调整充放电方式。在这种情况下，储能单元和柴油发电机应具有多模态切换特性。

(3)各种设备连续运行时，切换指令离散生成。由于离散信号和连续信号在交流微电网系统中同时出现，系统的运行过程具有混合特性。

目前已有多种模式切换策略的研究，而现有的这些混合控制策略只考虑了运行稳定性，而没有考虑运行经济性。同时，这些控制策略中大部分的切换指令需要人工计算，这将消耗大量的人力资源。在考虑运营稳定性的同时，也要考虑运营的经济性。在交流微电网系统中，由可再生能源(如风力发电机组和光伏发电机组)产生的电能通常可以帮助用户降低发电成本，但由于可再生能源所产生的随机性，系统不能完全消除供给的不确定性。因此设计储能单元和柴油发电机等相应的配套技术是非常重要的。然而，使用柴油发电机发电会增加发电成本和污染物排放。

正是由于上述原因，目前应设计一种既可行又经济的控制策略，使得交流微电网在考虑系统经济性的同时，能及时应对系统外部环境的不断变化，做出最合理的模式切换指令，从而达到交流微电网系统稳定运行的作用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种基于双Q学习考虑经济调节的孤岛微电网多模式切换策略，该控制策略既可行又经济，使得交流微电网在考虑系统经济性的同时，能及时应对系统外部环境的不断变化，做出最合理的模式切换指令，从而达到交流微电网系统稳定运行的作用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

基于双Q学习考虑经济调节的孤岛微电网多模式切换策略，其特征在于：设计混合控制结构，该结构为信息物理系统，包括信息层和物理层；

信息层包括D-S融合部分、双Q学习部分和一致性控制部分；其中，D-S融合部分用于产生指示当前运行状况的信号，提供合适的切换策略；双Q学习部分用于针对不同的运行工况独立搜索合适的控制策略；一致性控制部分用于降低柴油发电机的发电成本和污染物排放；

物理层包括为用户负荷提供电能的各能源发电储能单元、传感器和逆变器控制部分；其中，各能源发电储能单元包括风力发电机、光伏发电、储能单元和柴油发电机，用于提供电能维持负荷正常运行；传感器用于传输物理层中各能源发电储能单元的电压数据，构成电压判据；逆变器控制部分用于维持各能源发电储能单元的正常运行；