圖1 基于MAS的分散協(xié)調(diào)控制策略
隨著分布式發(fā)電在電力系統(tǒng)中的不斷滲透，由分布式電源(distributed generator， DG)、儲能裝置、負荷和控制裝置組成的微電網(wǎng)備受關(guān)注。
作為一種新型高效的能源利用形式，微電網(wǎng)既可以并網(wǎng)運行，也可以孤島運行。在大電網(wǎng)正常運行狀態(tài)下，微電網(wǎng)工作在并網(wǎng)模式，維護微電網(wǎng)穩(wěn)定性的任務主要由大電網(wǎng)來承擔。大電網(wǎng)出現(xiàn)故障后，電力系統(tǒng)的繼電保護裝置靜態(tài)開關(guān)動作，斷開微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的連接，微電網(wǎng)進入孤島運行狀態(tài)，此時微電網(wǎng)失去了大電網(wǎng)的支撐，需要由內(nèi)部的DG來維護系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
因此，如何對微電網(wǎng)內(nèi)部的多種DG進行有效的控制以保證微電網(wǎng)在不同運行模式下都能安全穩(wěn)定運行，該問題成為微電網(wǎng)研究的一個難點。
大多數(shù)DG及儲能裝置通過電力電子接口接入微電網(wǎng)，其控制策略主要由逆變器完成。近年來，微電網(wǎng)逆變器控制技術(shù)的研究已取得了很多成果，分散控制和集中控制是微電網(wǎng)控制方向的兩大主要方法。分散控制是針對采用即插即用分布式電源的微電網(wǎng)提出的控制方法，是一種無通信互連線的控制技術(shù)。每個個體單元都是由相應的局部控制器獨立控制，需要本地信息，而不需要通信技術(shù)，該方法將系統(tǒng)的不平衡功率動態(tài)分配給各機組承擔，具有簡單、可靠、易于實現(xiàn)的特點。
對簡單的微電網(wǎng)系統(tǒng)來講，分散控制策略結(jié)合上層的能量管理系統(tǒng)能夠維護微電網(wǎng)穩(wěn)定。但隨著新能源發(fā)電的不斷滲透，微電網(wǎng)系統(tǒng)越來越復雜化，對于結(jié)構(gòu)組成復雜的微電網(wǎng)系統(tǒng)，分散控制方法由于缺少單元系統(tǒng)之間的配合，在微電網(wǎng)遭受嚴重擾動時，系統(tǒng)的電壓質(zhì)量可能無法達到滿意的效果。而集中控制方法則根據(jù)系統(tǒng)全局信息，由中心控制器統(tǒng)一控制各單元系統(tǒng)，對于結(jié)構(gòu)不是很復雜的系統(tǒng)，該方法非常有效。
集中控制缺點是需要可靠的通信互連線，增加設備需要相應的通信通道支持，通信可靠性影響微電網(wǎng)運行。對于地域廣闊、結(jié)構(gòu)復雜的微電網(wǎng)系統(tǒng)而言，由于系統(tǒng)建模的巨大維數(shù)和信號傳輸?shù)臅r滯問題，集中控制有時實現(xiàn)比較困難，即便實現(xiàn)可能也難以獲得滿意的控制效果。分散控制與集中控制各自具有優(yōu)缺點，需要針對不同的系統(tǒng)考慮采用不同的控制方法。
除此之外，更需要構(gòu)建一種具有分散控制和集中控制的優(yōu)點，也能克服它們的缺點的控制方法。正是基于上述思想，本文提出研究基于多智能體系統(tǒng)(Multi-agent system， MAS)的分散協(xié)調(diào)控制策略來維護大擾動下微電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定。
為了解決微電網(wǎng)動態(tài)穩(wěn)定性問題，研究構(gòu)建了基于MAS的分散協(xié)調(diào)控制策略。該MAS設計為兩層智能體，下層單元智能體執(zhí)行分散控制，即在下層智能體里，設計雙環(huán)分散控制器，包括基于下垂特性的外環(huán)功率控制器和基于分數(shù)階PID的內(nèi)環(huán)電壓電流控制器。
上層智能體執(zhí)行協(xié)調(diào)控制策略，即在上層智能體里，基于電壓實時動態(tài)信息，構(gòu)建電壓評估指標，并采用H?魯棒控制方法結(jié)合線性矩陣不等式技術(shù)設計協(xié)調(diào)控制器;當上層智能體電壓評估指標在安全域時，僅靠分散控制器維護系統(tǒng)穩(wěn)定，當評估指標超出安全閾值時，上層智能體啟動相應的協(xié)調(diào)控制器，此時協(xié)調(diào)控制器與分散控制器一起維護系統(tǒng)穩(wěn)定。
該方法既能在大擾動時維護全系統(tǒng)良好控制性能，又便于實現(xiàn)。最后，仿真驗證了該控制方法的有效性。
結(jié)論
為了提高微電網(wǎng)大干擾情況下的動態(tài)穩(wěn)定性，設計了基于MAS的分散協(xié)調(diào)控制策略。針對微電網(wǎng)系統(tǒng)研究構(gòu)建了基于MAS兩層控制方案。在下層單元智能體里，構(gòu)建雙環(huán)分散控制器，即下垂特性的外環(huán)功率控制器和分數(shù)階PID電壓和電流控制器，并用遺傳算法優(yōu)化各控制器的參數(shù);在上層智能體里，構(gòu)建了電壓穩(wěn)定性評估指標，并設計了H魯棒協(xié)調(diào)控制器，由該評估指標判定協(xié)調(diào)控制器是否處于啟動模態(tài)，以確保微電網(wǎng)在大干擾下的動態(tài)穩(wěn)定性。最后，仿真結(jié)果表明該控制策略在大擾動下能夠維護微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。 來源：北極星電力網(wǎng)新聞中心
