基于Multi-Agent System智能电厂与智能电网协调控制研究

张　平（华电电力科学研究院，杭州310030）

基于Multi-Agent System智能电厂与智能电网协调控制研究

张平（华电电力科学研究院，杭州310030）

智能电网是一种用来保证大区域联网的安全、电力市场优化配置等多方面电能问题的解决方案。本文在现有的研究基础上，对智能电网中的一些主要技术及相关的发展、趋向等进行了回顾与总结，在此基础上提出了基于Multi-Agent System（MAS）的智能电厂与智能电网协调控制，很大程度上减轻了分布式发电与大电网的集成问题。

Multi-Agent System；智能电厂；智能电网；协调控制

随着我国社会经济水平的提高，电力方面也有了较大的进步，其中特高压主干电网的建设和应用，促进了大区域联网电力系统的整体安全性和可靠性。加之当前严重的生态环境问题，使得许多再生能源的发电技术成为了不可逆转的趋势，尤其是风力发电、光伏发电等。在整个发电系统中，处于配电侧的分布式发电需要与输电侧的发电方式进行同时的调配和使用，促进通信技术与信息技术在系统运行时资源配置达到更佳的效果。另外一方面，非线性电力设备的运行，对系统所涉及到的计算机设备的正常工作有较大的影响，体现了对更高一级的电力设备和相关控制和管理的技术有着非常迫切的需求。

1　智能电网的特征

对于智能电网，一直以来并没有非常明确的定义。一般将其理解为是用来实现电力输送能源基础设施，并且其中保留有相关的信息设施的系统；智能电网的核心目的是实现电力工程、通信和信息技术的集成，这是在我国存在的较为普遍的智能电网概念；而在欧洲的一些国家，其重点在于强调分布式再生能源与集中式发电厂的互相结合。智能电网的几个突出特点是共同的，如下所述：

（1）自愈性。在智能电网的运行状态下，可以实时的对电网的运行状态进行及时的掌握和了解，若运行中存在故障或异常状态，相关的工作人员可以尽早、及时的发现，并具有针对性的对其进行排除或解决；系统可以自我恢复，避免大面积的停电现象，同时缩短通电时间，减少对用电用户带来的损失和影响。

（2）用户互动性。智能电网的应用，系统与用户之间的互动则是通过智能控制控制中心的交互，客户可参与到电力交易当中。

（3）优质的电能质量。在原有的电能发电基础上，利用较先进的科学技术，将系统在运行中出现的一些故障较好的解决掉，有利于提供优良的电能质量。

（4）可再生资源的接入和分布式储能。同样利用现有的科学技术，将两者相融合，实现更加快捷方便的电能接入和退出。

（5）提升了整体的电力市场和资产优化的管理。将电力系统的运行需求和用户的实际需求做出有机结合，为电力市场的参与者提供一个更加公平公开的竞价机会。

2　智能电网的关键技术

智能电网包含有不同架构，有分布式发电的输电和配电以及Agent结构，分类见图1。

2.1网络拓扑结构

通过对智能网源应用现状及相关的发展研究，在未来很长的一段时间内，智能电网的发展会与分布式能源同步发展。结合已有的数据资料和研究信息，提出了基于Multi-Agent System（MAS）的智能电厂与智能电网协调，在这一环境下，有上级电网、微电网和原件Agent的合成来实现对系统的控制和管理；这一系统的运行应用，具有多方面的优点：①在不受环境或其他因素的干扰时，可以自行控制系统原件的运行；同时可以结合系统和环境的条件进行自检，分析可能出现的故障或问题，并进行相应的解决。②可以与相关实体通信连接、融合，起到相辅相成的效果，以更好的解决系统运行中存在的故障。③可以结合的自身的性能和特点，设置出各不相同的控制策略，以实现原件控制的最优化。

图1　含分布式发电的4层Agent结构

2.2集成能量管理和通信体系

结合实际的用电需求和电力系统的运行环境，将电力系统抽象化为六个业务领域，即市场运作、输电、配电、客户服务、主发电和分布式能源；另外需建立起多个符合系统需求的灵活的网络拓扑结构和综合能源及通信系统体系结构环境，环境建设前期需要对其进行严密的观察和分析，做出较为全面的考虑，确保每一个环境下的电力需求都具有共同性。

3　智能电网与智能电厂协调控制

分布式发电系统是智能电网与智能电厂协调控制的关键环节，其中包含有多方面的设备和能源；分布式发电系统与常规的发电网发电原理不同，因为可以将分布式发电系统理解为在用户的直接操控下实现系统的运行或停止，主要是以用户为中心，结合用户的实际需求而实现的。

分布式发电系统由于自身的性能和特点，对智能电网所带来的影响有多方面，具体表现在以下几点：

①在分布式发电系统的应用基础上，使得原来较为单一的电源辐射网络变成复杂的多电源网络，从而出现了配电网络的保护线路出现一些比如灵敏度可能变低的问题，影响了电能质量，在出现类似问题时，常用的解决策略主要有：电流敷设值比较法、孤岛检测法和分布式智能保护方法。②分布式发电一定程度上会引起系统的电压或发电频率出现偏差，影响电压波动及电能的质量，所以需要在配电侧增添相应的配电系统柔性交流输电（distribution flexible AC transmission system，DFACTS）设备来保证电能质量的正常。③由于分布式电源具有自主分布和不确定的特点，所以对其进行的管理都较为分散不够集中，基于此出现的解决方案MAS，可以有效解决这一问题，提升对分布式电源的管理效率。

通过引入多代理系统（MAS）技术，在结合能量段力系统（EMS）及决策支持系统（DSS）的基础上建立基于MAS的调度DSS模型，为实现智能电源、智能电网协调控制提供了新途径。该协调控制兼顾了分布式发电单元所需电能质量和能量管理要求，采用集中管理和分散独立运行相结合的控制策略，运用多代理技术对各个分布式电源、负荷、开关状态进行监控，经稳定及优化计算后，每隔一定时间通过控制中心对分布式发电代理发出优化指令。该协调控制使得智能电网的信息更容易获取，系统稳定性更容易分析，控制器更容易设计。

4　结束语

作者结合现有的电能网源现状及相关的网络技术，基于Multi-Agent System的智能电厂与智能电网协调可以满足灵活的网络拓扑控制需求，使得智能电网具有较强的自愈能力，并在此基础上实现系统快速模拟，为分布式电源更好的接入电能系统打下基础；在现有的发展基础上，电网和智能电表两者的通信标准需要尽快做出统一，以便更好的实现电能质量的提升；另外智能电网在运行中所涉及到的设备、技术及软件等都需要在未来的时间里不断分析探讨和研究，以期将其更好的应用在电力系统中，实现更好的应用效果。

［1］刘威.智能调度系统中的厂站电压协调控制研究［D］.华北电力大学（保定），2014.

［2］康洪波，庞 福.基于Multi-agent的智能电网自动化自愈控制系统的研究［J］.电源技术，2014.

TM76

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2095-2066（2016）26-0052-02

2016-9-1