[毕业论文]Multi Agent系统在微电网协调控制中的应用研究.pdf

上海交通大学
硕士学位论文
Multi Agent系统在微电网协调控制中的应用研究
姓名:章健
申请学位级别:硕士
专业:电力系统及其自动化
指导教师:艾芊
20090201
上海交通大学硕士学位论文摘要
Multi Agent 系统在微电网协调控制中的应用研究

摘要
微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统,它可同时提供
电能和热能;其内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换,并
提供必需的控制;其相对于外部大电网表现为单一的受控单元,并可
同时满足用户对电能质量和供电安全等的要求。微电网包含了以下主
要特征:1) 包含光伏、燃料电池等分布式电源。2)配备能量管理系
统,通过对大量电力电子器件的控制,解决潮流、保护等问题。3)
要求既可与大电网联网运行,又可在电网故障或需要时与主网断开单
独运行,同时要对各种分布式电源进行有效控制。由于其拥有的对可
再生能源的利用、相对较小的网损、少量的环境污染、灵活高效的能
源调度等优点,使得微电网成为一种极具优势的电网形式。
但是,其分布式特性、海量的控制数据以及灵活多变的控制方式
让以往由调度中心统一判断、调度的集中式控制方式难以实现灵活、
有效的调度。因此,通过将控制权分散到各微电网元件,由各元件根
据微电网的调度自行改变运行状态的分布式协调控制方式将有效地
解决这些问题。由此,以分布式控制为基础的系统——多代理系统
(MAS)被提出来。
MAS 在微电网的运行操作中有很大的优势。其优点为:1) 能
在不受干扰的情况下自行控制元件运行并可通过知识系统和外界环

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上海交通大学硕士学位论文摘要
境的情况,进行推理和规划,解决自身领域内的各类问题;2)可与其他
实体通信并协调合作解决复杂问题;3)针对每个微电网元件每个
Agent 都可以制定不同的控制策略,从而让每个元件的控制达到最优。
因此,MAS 拥有的自主性、交互性、高效性等优点,将更好的
适应电力市场向分布化和层次化发展的需求。根据这些特点,本文提
出了以上级电网 Agent、微电网 Agent、元件 Agent 组成的三层多代
理控制系统,并对如何实现多代理控制和及其协调策略进行了讨论。
由于微电网中各微型电源有不同的特性,因此本文还针对不同的
电源建立了相对应的模型,并对其并网特性进行了具体的讨论。最后
针对这些元件提出其各自的 Agent 控制功能。
在此基础上,本文提出了 MAS 在微电网中具体的结构体系。并
且,在保证微电网元件安全运行,满足电压稳定、功率平衡等约束条
件的情况下,建立了以微电网发电效率最大化为目标的 Agent 控制模
型,并对其中各 Agent 的具体功能及其协调策略进行了讨论。随后,
通过在具体算例中对各 Agent 协调调度及运行情况的分析,验证了
MAS 可以通过对各 Agent 之间的协调控制达到能量的灵活调度并保
持微电网的高效、稳定运行。
在电力市场方面,由于在经济上的巨大潜力,微电网将成为未来
电力市场的重要组成部分。然而,随着微电网的加入,新的变化和问
题使得传统的竞价机制更加难以适应电力市场分散决策的需求。因
此,为增加电力市场的高效性、可靠性,本文提出了由上级电力市场
Agent、微电网及发电公司 Agent 和元件级 Agent 组成的 MAS 电力市

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上海交通大学硕士学位论文摘要
场竞价体系。进而提出了基于这个体系的微电网利润最大化目标,并
针对此目标,分别提出微电网及发电公司 Agent 利润最大化竞价策略
与微电网内部成本优化策略,并讨论了各 Agent 的具体功能。最后针
对每个策略分别用一个算例验证了其有效性。
在和上级电网并网时,由于微电网中的电源和储能装置能够灵活
地进行功率控制,微电网将对上级配电网的电能质量等问题提供支
撑:参与配电网电压控制、参与谐波抑制、减少网损等。因此,本文
对微电网在技术和硬件两方面对上级电网的支撑进行了具体的论述。
并用一个算例对微电网在经济和系统稳定方面对上级电网的支撑进
行了验证。
最后,文章总结了研究成果并提出了微电网未来的发展方向。

关键词:电力系统,多代理,微型电网,分布式电源,协调控制

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上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACT
RESEARCH ON THE APPLICATION OF
MULTI AGENT SYSTEM IN MICROGRIDS
COORDINATION CONTROL



ABSTRACT
Consisti