基于Multi-Agent System智能電廠與智能電網協調控制研究

張　平（華電電力科學研究院，杭州310030）

基于Multi-Agent System智能電廠與智能電網協調控制研究

張平（華電電力科學研究院，杭州310030）

智能電網是一種用來保證大區域聯網的安全、電力市場優化配置等多方面電能問題的解決方案。本文在現有的研究基礎上，對智能電網中的一些主要技術及相關的發展、趨向等進行了回顧與總結，在此基礎上提出了基于Multi-Agent System（MAS）的智能電廠與智能電網協調控制，很大程度上減輕了分布式發電與大電網的集成問題。

Multi-Agent System；智能電廠；智能電網；協調控制

隨著我國社會經濟水平的提高，電力方面也有了較大的進步，其中特高壓主干電網的建設和應用，促進了大區域聯網電力系統的整體安全性和可靠性。加之當前嚴重的生態環境問題，使得許多再生能源的發電技術成為了不可逆轉的趨勢，尤其是風力發電、光伏發電等。在整個發電系統中，處于配電側的分布式發電需要與輸電側的發電方式進行同時的調配和使用，促進通信技術與信息技術在系統運行時資源配置達到更佳的效果。另外一方面，非線性電力設備的運行，對系統所涉及到的計算機設備的正常工作有較大的影響，體現了對更高一級的電力設備和相關控制和管理的技術有著非常迫切的需求。

1　智能電網的特征

對于智能電網，一直以來并沒有非常明確的定義。一般將其理解為是用來實現電力輸送能源基礎設施，并且其中保留有相關的信息設施的系統；智能電網的核心目的是實現電力工程、通信和信息技術的集成，這是在我國存在的較為普遍的智能電網概念；而在歐洲的一些國家，其重點在于強調分布式再生能源與集中式發電廠的互相結合。智能電網的幾個突出特點是共同的，如下所述：

（1）自愈性。在智能電網的運行狀態下，可以實時的對電網的運行狀態進行及時的掌握和了解，若運行中存在故障或異常狀態，相關的工作人員可以盡早、及時的發現，并具有針對性的對其進行排除或解決；系統可以自我恢復，避免大面積的停電現象，同時縮短通電時間，減少對用電用戶帶來的損失和影響。

（2）用戶互動性。智能電網的應用，系統與用戶之間的互動則是通過智能控制控制中心的交互，客戶可參與到電力交易當中。

（3）優質的電能質量。在原有的電能發電基礎上，利用較先進的科學技術，將系統在運行中出現的一些故障較好的解決掉，有利于提供優良的電能質量。

（4）可再生資源的接入和分布式儲能。同樣利用現有的科學技術，將兩者相融合，實現更加快捷方便的電能接入和退出。

（5）提升了整體的電力市場和資產優化的管理。將電力系統的運行需求和用戶的實際需求做出有機結合，為電力市場的參與者提供一個更加公平公開的競價機會。

2　智能電網的關鍵技術

智能電網包含有不同架構，有分布式發電的輸電和配電以及Agent結構，分類見圖1。

2.1網絡拓撲結構

通過對智能網源應用現狀及相關的發展研究，在未來很長的一段時間內，智能電網的發展會與分布式能源同步發展。結合已有的數據資料和研究信息，提出了基于Multi-Agent System（MAS）的智能電廠與智能電網協調，在這一環境下，有上級電網、微電網和原件Agent的合成來實現對系統的控制和管理；這一系統的運行應用，具有多方面的優點：①在不受環境或其他因素的干擾時，可以自行控制系統原件的運行；同時可以結合系統和環境的條件進行自檢，分析可能出現的故障或問題，并進行相應的解決。②可以與相關實體通信連接、融合，起到相輔相成的效果，以更好的解決系統運行中存在的故障。③可以結合的自身的性能和特點，設置出各不相同的控制策略，以實現原件控制的最優化。

圖1　含分布式發電的4層Agent結構

2.2集成能量管理和通信體系

結合實際的用電需求和電力系統的運行環境，將電力系統抽象化為六個業務領域，即市場運作、輸電、配電、客戶服務、主發電和分布式能源；另外需建立起多個符合系統需求的靈活的網絡拓撲結構和綜合能源及通信系統體系結構環境，環境建設前期需要對其進行嚴密的觀察和分析，做出較為全面的考慮，確保每一個環境下的電力需求都具有共同性。

3　智能電網與智能電廠協調控制

分布式發電系統是智能電網與智能電廠協調控制的關鍵環節，其中包含有多方面的設備和能源；分布式發電系統與常規的發電網發電原理不同，因為可以將分布式發電系統理解為在用戶的直接操控下實現系統的運行或停止，主要是以用戶為中心，結合用戶的實際需求而實現的。

分布式發電系統由于自身的性能和特點，對智能電網所帶來的影響有多方面，具體表現在以下幾點：

①在分布式發電系統的應用基礎上，使得原來較為單一的電源輻射網絡變成復雜的多電源網絡，從而出現了配電網絡的保護線路出現一些比如靈敏度可能變低的問題，影響了電能質量，在出現類似問題時，常用的解決策略主要有：電流敷設值比較法、孤島檢測法和分布式智能保護方法。②分布式發電一定程度上會引起系統的電壓或發電頻率出現偏差，影響電壓波動及電能的質量，所以需要在配電側增添相應的配電系統柔性交流輸電（distribution flexible AC transmission system，DFACTS）設備來保證電能質量的正常。③由于分布式電源具有自主分布和不確定的特點，所以對其進行的管理都較為分散不夠集中，基于此出現的解決方案MAS，可以有效解決這一問題，提升對分布式電源的管理效率。

通過引入多代理系統（MAS）技術，在結合能量段力系統（EMS）及決策支持系統（DSS）的基礎上建立基于MAS的調度DSS模型，為實現智能電源、智能電網協調控制提供了新途徑。該協調控制兼顧了分布式發電單元所需電能質量和能量管理要求，采用集中管理和分散獨立運行相結合的控制策略，運用多代理技術對各個分布式電源、負荷、開關狀態進行監控，經穩定及優化計算后，每隔一定時間通過控制中心對分布式發電代理發出優化指令。該協調控制使得智能電網的信息更容易獲取，系統穩定性更容易分析，控制器更容易設計。

4　結束語

作者結合現有的電能網源現狀及相關的網絡技術，基于Multi-Agent System的智能電廠與智能電網協調可以滿足靈活的網絡拓撲控制需求，使得智能電網具有較強的自愈能力，并在此基礎上實現系統快速模擬，為分布式電源更好的接入電能系統打下基礎；在現有的發展基礎上，電網和智能電表兩者的通信標準需要盡快做出統一，以便更好的實現電能質量的提升；另外智能電網在運行中所涉及到的設備、技術及軟件等都需要在未來的時間里不斷分析探討和研究，以期將其更好的應用在電力系統中，實現更好的應用效果。

［1］劉威.智能調度系統中的廠站電壓協調控制研究［D］.華北電力大學（保定），2014.

［2］康洪波，龐 福.基于Multi-agent的智能電網自動化自愈控制系統的研究［J］.電源技術，2014.

TM76

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2095-2066（2016）26-0052-02

2016-9-1