[發(fā)明專利]一種基于預(yù)測(cè)控制的多時(shí)滯智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710834660.3
• 申請(qǐng)日: 2017-09-15
• 公開（公告）號(hào): CN107451704A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳飛;陳曉政
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所(普通合伙)35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)調(diào)度，尤其是涉及一種基于預(yù)測(cè)控制的多時(shí)滯智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)調(diào)整和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的普及，電力行業(yè)市場(chǎng)化穩(wěn)步推進(jìn)，用戶對(duì)電力服務(wù)的要求持續(xù)提高。在此背景下，智能電網(wǎng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。智能電網(wǎng)的建設(shè)是一個(gè)巨大的歷史性工程，在全球范圍內(nèi)仍處于起步階段，并已成為未來電網(wǎng)研究熱點(diǎn)之一。電網(wǎng)公司注重于如何有效提高能源輸送和使用效率，增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性和靈活性；而電力用戶則關(guān)心能否減少用電支出以及提升用電體驗(yàn)。因此，加強(qiáng)電網(wǎng)基礎(chǔ)安全措建設(shè)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高能源利用率，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性，減少用電支出是智能電網(wǎng)建設(shè)的主要任務(wù)。由于多智能體系統(tǒng)在一致性、編隊(duì)控制、牽制控制、分布式平均追蹤以及分布式優(yōu)化等交叉領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，多智能體系統(tǒng)的分布式協(xié)同控制問題已成為控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。多智能體系統(tǒng)是指由多個(gè)獨(dú)立的智能體組成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它通過智能體間的局部信息交互和協(xié)作來完成復(fù)雜的任務(wù)，其分布式工作方式極大地提高個(gè)體行為的自主性和協(xié)調(diào)性。考慮到智能電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與多智能體系統(tǒng)極為相似，智能電網(wǎng)中的各個(gè)單元(發(fā)電設(shè)備、負(fù)荷等)可視為不同的智能體，因此已有研究者考慮利用多智能體系統(tǒng)中的研究方法來解決智能電網(wǎng)中的問題，并已取得了不錯(cuò)的成果。

相比于集中式控制，分布式控制僅利用了鄰居的局部信息，避免了集中控制資源浪費(fèi)的缺點(diǎn)，不僅節(jié)約了成本，提高了系統(tǒng)的魯棒性和自適應(yīng)性，而且可以處理單個(gè)個(gè)體無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜任務(wù)。經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題作為智能電網(wǎng)分布式控制研究的根本問題之一，其核心是設(shè)計(jì)算法，使系統(tǒng)在滿足發(fā)電機(jī)組發(fā)電安全限制的約束下，能以最小的供電成本運(yùn)行并且生產(chǎn)用戶所需的總電能，實(shí)現(xiàn)資源的最大化效用。已有研究表明，當(dāng)所有發(fā)電設(shè)備的增量成本達(dá)到一致時(shí)，電網(wǎng)處于最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。

目前，在智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度研究方面，大量的研究主要集中于理想的工作環(huán)境，而忽略了實(shí)際操作中存在的丟包、時(shí)延、外部擾動(dòng)等現(xiàn)象。然而上述現(xiàn)象在實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行中不可避免，并且會(huì)對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生重要的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供用于補(bǔ)償時(shí)滯對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來的負(fù)面影響并最終達(dá)到預(yù)期控制目標(biāo)的一種基于預(yù)測(cè)控制的多時(shí)滯智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)構(gòu)造智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D，得到圖的鄰接矩陣、度矩陣和拉普拉斯矩陣。

2)構(gòu)造智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的數(shù)學(xué)模型，獲得系統(tǒng)參數(shù)。

3)設(shè)計(jì)發(fā)電設(shè)備輸出狀態(tài)預(yù)測(cè)器。

4)給定各個(gè)發(fā)電設(shè)備的初始值。

5)設(shè)置通信方式，使每個(gè)發(fā)電設(shè)備只能與鄰居設(shè)備通信，運(yùn)行分布式控制算法，調(diào)整每個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。

6)判斷所有節(jié)點(diǎn)的增量成本狀態(tài)是否達(dá)到一致，若是，則跳到步驟7)，否則返回步驟5)。

7)求解智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題的最優(yōu)解。

在步驟1)中，所述構(gòu)造智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D的具體方法可包括：假設(shè)所構(gòu)造的智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D是無向連通圖，節(jié)點(diǎn)數(shù)量為N，則該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢员硎緸镚＝(V，E)，其中V＝(1,2...,N)表示非空的頂點(diǎn)集合，表示邊集。則網(wǎng)絡(luò)的鄰接矩陣A、關(guān)聯(lián)矩陣D和拉普拉斯矩陣L可以表示為：

L＝D-A∈R^N×N，

其中，R^N×N為N×N維實(shí)矩陣集合；a_ij(i,j＝1,2,...,N)表示節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的連接關(guān)系；若節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間有邊相連，則a_ij＝1，否則a_ij＝0；節(jié)點(diǎn)i的度定義為：L是拉普拉斯矩陣，拉普拉斯矩陣至少有一個(gè)特征根為0，1_N是其對(duì)應(yīng)的特征向量，設(shè)λ_i(i＝1,2,...,N)為拉普拉斯矩陣L的特征值，則有：0＝λ₁≤λ₂≤…≤λ_N。

在步驟2)中，所述構(gòu)造智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的數(shù)學(xué)模型的具體方法可包括：發(fā)電設(shè)備的成本函數(shù)：

C_i(P_i)＝α_iP_i²+β_iP_i+γ_i，