[發(fā)明專利]一種模擬空間太陽能電站的全局協(xié)同控制方法

有效

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• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111262275B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張超;明正峰;汶濤;諸文智
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02J3/06;G06F30/27;G06F113/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

本發(fā)明公開了一種模擬空間太陽能電站的全局協(xié)同控制方法，利用不依賴具體系統(tǒng)模型的人工智能控制系統(tǒng)，通過自身迭代與優(yōu)化，研究基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的全局協(xié)同控制方法，協(xié)調(diào)各智能體的出力大小和方向，最終實現(xiàn)空間太陽能電站的最優(yōu)控制。本發(fā)明深度學(xué)習(xí)主要分析空間太陽能電站運行的數(shù)據(jù)信息，進而從中提取相應(yīng)的特征信息；深度學(xué)習(xí)將基于深度學(xué)習(xí)所得到的特征信息進一步分析并得到空間太陽能電站的運行特征，根據(jù)協(xié)同控制方法規(guī)則和所訓(xùn)練的人工智能系統(tǒng)，得到對應(yīng)協(xié)同控制動作，協(xié)調(diào)各智能體的出力大小和方向，最終實現(xiàn)空間太陽能電站整體的最優(yōu)控制。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于太陽能電站技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種模擬空間太陽能電站的全局協(xié)同控制方法。

【背景技術(shù)】

隨著社會的發(fā)展和人類的進步，傳統(tǒng)的化石燃料已經(jīng)無法滿足人類對于能源的需求。不論是石油，煤炭還是天然氣都將在近百年內(nèi)使用殆盡更為糟糕的是化石燃料的過度使用直接導(dǎo)致了世界范圍內(nèi)環(huán)境的惡化，臭氧層破壞、淡水資源危機、全球變暖、能源短缺、森林資源銳減、土地荒漠化等眾多環(huán)境問題都在嚴(yán)重威脅著人類的健康安全，所以現(xiàn)在全球都在呼吁環(huán)保的問題。

為了解決這兩大問題，人們發(fā)現(xiàn)了太陽能的妙用，太陽作為太陽系的中心，它為太陽系的一切提供了源源不斷的能量，而且太陽能就像空氣一樣，清潔無副作用。但是，地面太陽能電站有許多限制其發(fā)展的因素。在地面上經(jīng)常會有雨雪天氣，太陽光會被云層遮擋，影響能量的收集；最為嚴(yán)重的影響是晝夜的交替，在地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的過程中，電站所在地會有一半的時間處于黑夜中，無法進行太陽光的收集。所以，地面太陽能電站的能量收集密度小且不穩(wěn)定，無法滿足大功率的發(fā)電需求，極大地限制了太陽能的推廣使用。而在地球同步軌道，地面太陽能電站的以上問題都被很好的解決了，因為在地球同步軌道，所以是在大氣層之外進行太陽能的收集，而且不會有云層的遮擋，最重要的是它對于太陽能的收集不受晝夜交替的影響，陰影期非常短。所以，空間太陽能電站為理想的太陽能電站形態(tài)，如果進行合理地開發(fā)研究，必將成為未來能源的主力軍，為人類提供理想的清潔能源。

然而，空間太陽能電站存在光伏模板過于龐大，電能轉(zhuǎn)換模塊繁多，控制系統(tǒng)復(fù)雜，參數(shù)不確定性強，最為致命的問題是維修十分困難。因此，如何針對建模困難的復(fù)雜系統(tǒng)，研究空間太陽能電站系統(tǒng)全局協(xié)同控制方法，協(xié)調(diào)各智能體的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，抑制太陽能電站功率的波動，實現(xiàn)電壓和頻率的穩(wěn)定，是需要研究的關(guān)鍵問題。

目前空間太陽能電站的能源管理系統(tǒng)存在一些問題，首先現(xiàn)有的能量管理系統(tǒng)主要是利用空間太陽能電站的統(tǒng)一精確模型來協(xié)調(diào)優(yōu)化各智能體的運行狀態(tài)，其優(yōu)化結(jié)果不僅受限于數(shù)值計算能力的約束，同時也受到模型簡化和不確定性帶來的影響；其次，現(xiàn)有的能量管理系統(tǒng)的時間尺度一般為五分鐘及以上的電網(wǎng)調(diào)度層級，不能做到空間太陽能電站的實時動態(tài)控制，也不能有效地優(yōu)化和提高空間太陽能電站頻率、電壓穩(wěn)定能力；最后，目前能量管理系統(tǒng)采樣數(shù)據(jù)以空間太陽能電站的穩(wěn)態(tài)潮流數(shù)據(jù)為主，還未涉及到空間太陽能電站的動態(tài)數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中空間太陽能電站存在參數(shù)不確定，故障率較高，維修困難等，進而影響空間太陽能電站輸出功率的穩(wěn)定性，降低能源利用率等問題，提供一種模擬空間太陽能電站的全局協(xié)同控制方法，該方法利用不依賴具體系統(tǒng)模型的人工智能控制系統(tǒng)，通過自身迭代與優(yōu)化，研究基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的全局協(xié)同控制方法，協(xié)調(diào)各智能體的出力大小和方向，最終實現(xiàn)空間太陽能電站的最優(yōu)控制。

為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種模擬空間太陽能電站的全局協(xié)同控制方法，包括以下步驟：

步驟1，提供相應(yīng)的參考輸入、先驗的訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)及可再生能源/負荷的預(yù)測信息，所述參考輸入包括底層設(shè)備的電壓、電流以及功率；

步驟2，將各底層設(shè)備運行狀態(tài)信息，作為深度學(xué)習(xí)和控制網(wǎng)絡(luò)的輸入；

步驟3，利用數(shù)據(jù)分析和智能學(xué)習(xí)的功能，在大量樣本訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，獲得深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同控制器；