[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

摘要

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。

主权项

1.一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，其特征在于，将能源互联网分为2个层次，第一层：把能源互联网按地理位置划分为若干个能源局域网，每个能源局域网中包括多种分布式电源，同时在各能源局域网间和各个分布式电源机组间增加通信网络；第二层：在能源局域网中每个能源局域网是一个独立智能体，在每个能源局域网中每个分布式电源都是一个独立的智能体，每个智能体只跟相邻的智能体进行通信，并获知能源局域网领导者或分布式电源领导者计算得到的总功率指令，通过一致性算法，每个机组即可获得自己的发电功率指令；能源局域网间仅有一个ELN领导者，其他为跟随者；每个能源局域网内只有一个DG领导者，其他为跟随者；能源互联网双层一致性算法具体步骤如下：步骤1：求取能源互联网的总功率指令ΔP；步骤2：由能源局域网间的通信网络拓扑结构形成拉普拉斯Laplace矩阵，并形成相应的状态转移矩阵D1＝[16]；步骤3：根据式(10)和(11)，使用增量成本一致性算法更新各能源局域网调节成本，并根据公式(13)求取更新后的能源局域网ELNi功率ΔPi(k+1)；第i个能源局域网ELNi的增量成本一致性更新如下：式中，Ci(k)为第i个能源局域网第k步迭代计算得到的增量成本，dij为能源局域网构成的通信网络拓扑对应的状态转移矩阵系数，由通信网络拓扑结构决定；ELN领导者的增量成本应更新如下：式中，η为功率平衡调节因子，ΔPerror为总功率指令与各能源局域网功率指令之和的偏差量；ELN_i的功率更新为：αi，βi为第i个能源局域网的发电成本参数，ΔPi为第i个能源局域网的发电功率指令；步骤4：判断更新后的能源局域网ELNi功率ΔPi(k+1)是否在其功率范围内，若超出其有功出力范围，则按式(14)与(15)调整能源局域网有功出力及邻接矩阵，再进入步骤5；如未超出其有功出力范围，则直接进入步骤5；当达到功率限值时，能源局域网的功率修改为：式中，ΔPimin和ΔPimax分别为第i个能源局域网的最小和最大发电功率。与此同时，邻接矩阵修改如下：aij＝0,j＝1,2,…,m  (15)；步骤5：求出ΔPerror，判断收敛条件|ΔPerror|＜δ是否成立，δ是算法达到收敛的条件，若不成立则返回步骤3进行下一次的的迭代计算，直到收敛条件成立为止，输出各能源局域网功率ΔPi；步骤6：根据每个能源局域网中分布式电源的通信网络拓扑结构Laplace矩阵，并形成相应的状态转移矩阵D2＝[16]；步骤7：根据式(16)和(17)，使用增量成本一致性算法更新各分布式电源增量成本，并根据公式(19)求取更新后的分布式电源功率ΔPin(k+1)；ELNi的第n个分布式电源的一致性增量成本的更新规则为：式中，Ciw(k)为第i个能源局域网中第w个分布式电源第k步迭代计算得到的增量成本，dnw为第i个能源局域网内的分布式电源构成的通信网络拓扑对应的状态转移矩阵系数；领导者分布式电源的一致性增量成本的更新规则为：式中，μi为ELNi的功率平衡调节因子，取值为正数，借助该参数，领导者可实现功率平衡约束；ΔPerrori为ELNi的总功率指令及所有分布式电源的总功率的偏差；ELNi的第n个分布式电源的功率更新为：αin，βin为第i个能源局域网中的第n个分布式电源的发电成本参数；步骤8：判断更新后的分布式电源功率ΔPin(k+1)是否在其功率范围内，若超出其有功出力范围，则按式(20)和(21)调整分布式电源有功出力及邻接矩阵，再进入步骤9；如未超出其有功出力范围，则直接进入步骤9；当达到功率限值时，分布式电源的功率修改为：式中，和分别为ELN_i的第n个分布式电源的最小和最大发电功率。与此同时，邻接矩阵修改如下：anw＝0,w＝1,2,…,N  (21)步骤9：求出ΔPerrori，判断收敛条件|ΔPerrori|＜εi是否成立，εi是算法达到收敛的条件，若不成立则返回步骤7进行下一次的迭代计算，直到收敛条件成立为止，输出各分布式电源功率ΔPin。