微電網管理控制系統探討范文

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摘要：微電網能量管理系統可分為集中式控制和分散式控制兩種，多智能體系統是這兩種結構的最佳選擇。本論文介紹了微電網控制結構，淺述了多智能體系統，總結了微電網能量管理系統需要解決的問題。

關鍵詞：微電網；能量管理；控制結構

一、微電網電力系統控制結構

微電網從能量系統管理控制結構劃分，可以分為可分為集中控制和分散控制。

（一）集中式控制結構

微電網中的各個單元將各自的操作信息傳遞中央控制器，中央控制器在保證系統穩定運行的前提下，通過高速通信網絡將控制信號傳遞到微電網中的各個單元。這種控制結構有簡單高效，調整效果迅速的特點，促進全網間協調。但是由于所有的系統信息都集中在一起，所以需要網絡中有一個信息傳輸中心和一個高效的控制器來處理龐大的數據，這主要取決于中央控制器，一旦出現單點故障，控制就會失敗。此外，受通信距離和成本的限制，控制和運行信息完全依賴于高速通信網絡，通信系統的故障將導致整個微電網癱瘓，降低了系統的可靠性。中央控制結構一旦確定了控制架構，其中的網絡結構就無法再改變。當有一個新的電源或負載加入電網，就需要改變控制結構，所以這種控制結構只適合空間架構固定、結構簡單的網絡，小型微電網系統結構復雜，隨著負荷的增長需要更多的微電網信息，會出現災難和無力感。

（二）分散式控制結構

在分散式控制結構中電網中本地單元控制模塊控制各個器件，本地單元控制模塊負責監控本地的操作信息，與其他的本地控制模塊之間的通信通過信息網絡實現。本地控制模塊可以根據本地具體情況直接控制微電源而不需要根據中央控制模塊發送的指令來控制。中央控制模塊的主要作用是向本地控制模塊傳送上一層系統中的負責信息。在出現緊急情況或者嚴重故障時直接操控本地控制模塊進行緊急處理。集中式控制結構和分散式控制結構得控制方式都有中央控制器和本地控制器，只是分布式控制通過加強外圍通信、分散控制權到本地控制器弱化了中央控制器的主導作用。

（三）多智能體系在微電網系統中的應用

多智能系統(MAS,Multi-AgentSystem)是一種分布式自愈系統，由多個智能體組成，各智能體交錯在一起，通過各智能體之間的相互協調與協作，解決常見的復雜問題。通用的智能體結構包括四個模塊：信息處理器、對象模塊、傳感器模塊、通信機制。智能體通過以上四部分間協調工作。智能體通過傳感器模塊獲取的環境信息，更新內部數據；通信機制指定智能體之間交互信息的通信方式，完成與其它智能體的合作；對象模塊需要完成用戶的任務和操作步驟等；信息處理器作為信息的核心部分，從其他三個模塊中獲取信息并處理，做出智能反饋并將信息反饋給其他三個模塊相關的組件。多智能體系統在微電網中的應用是單智能體的結合。常用的多智能體連接結構為：分布式結構、層次結構和混合結構。

二、多智能體能源管理系統結構

多智能體控制系統的控制系統是基于MAS建立的，按照“占主導地位的,節點,控制單元”的三層架構設計。主：一方面,根據整個網絡優化目標設定區域激勵信號,另一方面負責整個網絡安全約束檢查;節點：響應主要的激勵信號,基于他們的操作目標(成本最低目標),實現區域自治的內部能源均衡；控制單元：用于分布式發電等網絡資源，如柔性負載、智能體儲能行為、響應節點智能體的控制指令。層節點可以根據電壓等級進行擴展，擴展成一層2個或者更多，對不同層次的優化實現對配電網分層劃分的主動控制。上述體系結構可以支持不同的控制模式:1、區域自治:區域內部能量平衡,這種模式類似于微觀網絡模式,但主要的區別在于節點在主區域內通過激勵信號協調指導,實現目標能量平衡的自治優化。2、全局合作：通過主全局優化調度使多個區域之間的功率交互，實現整個網絡能量的跨區域協調。

三、微電網能源問題及管理控制系統發展方向

微電網管理控制系統直接關系到微電網能否便捷控制各區域負載資源分配、有效利用電力資源等。隨著技術的發展和其自身存在的特殊性，微電網能源有效管理還存在著一些挑戰：1、微電網中可再生能源發電直接與自然環境相關，容易受到自然環境的影響，因而存在可預測性差、間歇性和波動性。2、電力能量的存儲和各儲能設備的合理調度一直是微電網能源管理面臨的難點，需要進一步優化。3、微電網之間和微電網各模塊間的通信建設與信息安全是當今研究的有效課題。

四、總結

微電網管理控制系統能夠有效地管理控制微電網能量，提高能源利用率。微電網能源管理控制系統在控制結構和快速安全通信方面還存在一些問題，需要進一步解決。本文淺述了微電網能源管理控制系統的控制結構，并簡要介紹了多體控制結構。簡要總結了當前微電網能量管理存在的一些問題和今后研究發展的方向。

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作者：王曉濱 單位：平津戰役紀念館