[發明專利]基于奇異攝動的綜合能源系統分布式趨同控制方法及系統

在審

• 申請號: 202010123156.4
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111276968A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 劉帥;張垚;孫波;張承慧
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/06;H02J3/38
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發明公開了基于奇異攝動的綜合能源系統分布式趨同控制方法，包括：綜合能源系統由多個相互作用的新能源冷熱電聯供系統組成，每個新能源冷熱電聯供系統看作一個具有多時間尺度動態的智能體，對綜合能源系統進行建模；基于模型構建由同步慢時間尺度的控制器及同步快時間尺度的控制器組成的分布式趨同控制器，使得電壓，頻率，功率分配和溫度能源網絡中不同時間尺度上的狀態變量趨于一致。該控制器可以同步新能源冷熱電聯供系統的溫度、輸出電壓、頻率和功率分配。

技術領域

本發明屬于能源控制技術領域，尤其涉及多時間尺度問題的奇異攝動方法和多智能體網絡的趨同控制方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

綜合能源系統(integrated energy system，IES)是指對不同類型能源進行有機協調與優化后所形成的能源網絡系統。多能互補供能是IES的關鍵特征之一，綜合能源系統集風力發電系統、光伏發電系統、燃氣冷熱電聯供系統等多種類型能量樞紐于一體，很大程度地促進電力、熱力等多種能流的協同，極大提高其應對負荷變化的能力。IES可以實現能源的梯級利用，提高能源的綜合利用水平，對提高能源利用效率，構建清潔低碳、安全高效的現代能源體系具有重要的現實意義。

綜合能源系統由多個能源樞紐組成，每個樞紐可以看作一個智能體，能源樞紐之間相互作用，狀態變換非常復雜，組成了一個復雜的網絡系統，集中式控制需要耗費大量的資源。綜合能源系統規模龐大，具有多種能源輸入(可再生能源、天然氣等)，具有電、熱、冷等多種用能形式，能量轉換設備繁多，加之氣、電、熱等多能流的實時交互，使得多能流網絡之間具有很強的耦合性。考慮以上現狀，亟需從多智能體網絡的角度和多能流耦合的角度出發，尋求新的思路和方法予以突破，以期提高供能質量、設備的利用率，為能源網絡的高效、經濟、環保運行奠定堅實基礎。

發明人在研究中發現，傳統集中式的控制方法難以保證綜合能源系統中電能和熱能的質量以及設備的利用率，且未考慮耦合性的單一時間尺度的控制方法與實際有較大偏差，而目前針對綜合能源系統的控制方法比較少且存在缺陷，無法滿足目前的實際需求。

發明人在研究中還發現，現有的相關專利中，針對綜合能源系統的控制，往往沒有考慮系統的多時間尺度特性，以及復雜網絡信息交流的拓撲結構和智能體之間的相互作用，無法解決上述問題。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明提供了基于奇異攝動的綜合能源系統分布式趨同控制方法，基于奇異攝動來描述和處理多時間尺度，利用多智能體網絡來實現分布式趨同控制。

為實現上述目的，本發明的一個或多個實施例提供了如下技術方案：

基于奇異攝動的綜合能源系統分布式趨同控制方法，包括：

綜合能源系統由多個相互作用的新能源冷熱電聯供系統組成，每個新能源冷熱電聯供系統看作一個具有多時間尺度動態的智能體，對綜合能源系統進行建模；

基于模型構建由同步慢時間尺度的控制器及同步快時間尺度的控制器組成的分布式趨同控制器，使得電壓，頻率，功率分配和溫度能源網絡中不同時間尺度上的狀態變量趨于一致。

進一步的技術方案，采用圖Γ＝(V,E)來描述綜合能源系統的通信拓撲，圖Γ由點集V和邊集E組成，點集V＝{1,...,n}代表智能體，邊集代表智能體之間的信息交互。

進一步的技術方案，基于奇異攝動方法來描述第i個智能體的兩時間尺度動態，目標是讓不同智能體上不同時間尺度的變量逐步趨于相同。

進一步的技術方案，小參數ε是奇異攝動系統的典型特征，令ε為0進行系統退化。

進一步的技術方案，基于獨立的慢時間尺度動態獲得同步慢時間尺度的控制器。