本發(fā)明屬于能源互聯(lián)網(wǎng)背景下微電網(wǎng)優(yōu)化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種多時(shí)空尺度混合優(yōu)化與分布式協(xié)調(diào)混雜控制方法。

背景技術(shù)：

微電網(wǎng)作為傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)乃至能源互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)化的主要載體，其具備“接納可再生能源發(fā)電、配置多能源發(fā)電、管理需求側(cè)用電”的能力。微電網(wǎng)由多種分布式發(fā)電、儲(chǔ)能裝置和負(fù)荷等組成，這些供、儲(chǔ)和用電單元不僅具有復(fù)雜多樣的連續(xù)動(dòng)態(tài)行為，也具有相互作用、相互協(xié)調(diào)的多模態(tài)切換行為，例如可再生能源發(fā)電單元的運(yùn)行模態(tài)受制于自然條件的隨機(jī)啟停，常常引發(fā)儲(chǔ)能裝置充電、放電運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換，同時(shí)也會(huì)引發(fā)其他熱備用發(fā)電單元大幅度切換調(diào)節(jié)和冷備用發(fā)電單元的投退運(yùn)行，甚至?xí)?dǎo)致需求側(cè)的甩負(fù)荷等切換行為，故微電網(wǎng)是一個(gè)具有異質(zhì)性和不確定性多單元組成的混雜系統(tǒng)。為了使微電網(wǎng)大幅度提升可再生能源發(fā)電的消納能力，以促使傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)轉(zhuǎn)化，必須從微電網(wǎng)的管理和控制角度出發(fā)，解決以下幾個(gè)問(wèn)題：(1)優(yōu)化調(diào)度多能源發(fā)電，充分利用多能源發(fā)電的時(shí)空互補(bǔ)性來(lái)彌補(bǔ)單一可再生能源發(fā)電的隨機(jī)性和波動(dòng)性等缺點(diǎn)，進(jìn)而大幅度提升可再生能源發(fā)電的利用效率和供電的可靠性；(2)協(xié)同管控供電側(cè)和需求側(cè)，即改變以往只調(diào)度供電側(cè)的觀念，在多時(shí)間尺度優(yōu)化調(diào)度供電側(cè)的同時(shí)，也要引入需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制，并構(gòu)建供電側(cè)和需求側(cè)友好互動(dòng)的協(xié)同混合調(diào)度體系；(3)擴(kuò)大市場(chǎng)調(diào)度范圍，即微電網(wǎng)不僅可以接入大電網(wǎng)，也可以與其它遠(yuǎn)距離的微電網(wǎng)、負(fù)荷需求側(cè)之間進(jìn)行多空間尺度的市場(chǎng)交易，在“源-網(wǎng)-荷”之間友好互動(dòng)的環(huán)境下，協(xié)同消納可再生能源發(fā)電，盡可能減輕大電網(wǎng)在電力調(diào)度上的負(fù)擔(dān)；(4)依托通訊技術(shù)以全新的控制理念來(lái)探索信息物理深度融合下多目標(biāo)協(xié)同趨優(yōu)的優(yōu)化控制策略，進(jìn)而使微電網(wǎng)具備高效、經(jīng)濟(jì)、安全和優(yōu)質(zhì)的消納大規(guī)?？稍偕茉吹哪芰Α？傊笠?guī)?？稍偕茉吹目缭绞浇尤耄x予了微電網(wǎng)新的使命和形態(tài)，使其組成結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式和行為特性等都隨之發(fā)生了改變，因此本發(fā)明是在智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)背景下從微電網(wǎng)的使命出發(fā)，以全新的控制理念探索解決信息物理深度融合下多時(shí)空尺度混合優(yōu)化和分布式協(xié)調(diào)控制技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)背景技術(shù)的不足提供了一種多時(shí)空尺度混合優(yōu)化與分布式協(xié)調(diào)混雜控制方法，其所提出的優(yōu)化控制技術(shù)也能根據(jù)信息系統(tǒng)的丟包率、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹鬏敃r(shí)滯和信息處理量等評(píng)估信息智能地切換和調(diào)節(jié)優(yōu)化和協(xié)調(diào)控制結(jié)構(gòu)和策略，實(shí)現(xiàn)信息物理系統(tǒng)深度融合環(huán)境下的安全性、經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)態(tài)品質(zhì)多目標(biāo)協(xié)同趨優(yōu)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案

一種多時(shí)空尺度混合優(yōu)化與分布式協(xié)調(diào)混雜控制方法，具體包含如下步驟：

步驟1，構(gòu)建集中和分布式相結(jié)合的多級(jí)智能體控制架構(gòu)；

步驟2，提出多時(shí)空尺度電力市場(chǎng)交易策略；

步驟3，提出由多級(jí)智能體決策和執(zhí)行的多時(shí)間尺度混合優(yōu)化與分布式協(xié)調(diào)混雜控制。

作為本發(fā)明一種多時(shí)空尺度混合優(yōu)化與分布式協(xié)調(diào)混雜控制方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟1具體包含如下步驟：

步驟1.1，在分布不同區(qū)域的微電網(wǎng)以及負(fù)荷需求側(cè)之間構(gòu)建一級(jí)市場(chǎng)交易智能體；

步驟1.2，在每個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)里構(gòu)建集中式二級(jí)能量管理智能體；

步驟1.3，在每個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)里構(gòu)建一個(gè)集中式或多個(gè)區(qū)域分布式協(xié)調(diào)三級(jí)協(xié)調(diào)切換控制智能體；

步驟1.4，在微電網(wǎng)內(nèi)每個(gè)分布式發(fā)電、儲(chǔ)能和本地負(fù)荷對(duì)應(yīng)構(gòu)建一個(gè)分布式單元控制智能體以及基于信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分布式協(xié)調(diào)二次控制智能體，二者聯(lián)合起來(lái)稱之為四級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)智能體。

作為本發(fā)明一種多時(shí)空尺度混合優(yōu)化與分布式協(xié)調(diào)混雜控制方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟2具體包含如下步驟：

步驟2.1，構(gòu)建短期和超短期交易兩級(jí)時(shí)間尺度數(shù)學(xué)模型；

步驟2.2，構(gòu)建兩級(jí)時(shí)間尺度效益函數(shù)；

步驟2.3，基于合作博弈和非合作博弈方式求取納什均衡解；

步驟2.4，出清價(jià)最大化原則確定納什均衡唯一最優(yōu)解。

作為本發(fā)明一種多時(shí)空尺度混合優(yōu)化與分布式協(xié)調(diào)混雜控制方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟3具體包含如下步驟：

步驟3.1，構(gòu)建各分布式發(fā)電、儲(chǔ)能和負(fù)荷單元的混雜模型；

步驟3.2，協(xié)調(diào)切換控制智能體里的模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制策略以確保協(xié)同自律系統(tǒng)的安全性能；

步驟3.3，ems智能體里多模態(tài)切換下能量?jī)?yōu)化管理策略以確保系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益最大化；

步驟3.4，單元控制智能體之間多模態(tài)切換下的分布式協(xié)調(diào)二次控制策略以及就地分散控制以獲得良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

(1)提出了的具有靈活性、拓展性和兼容性的基于多智能體的控制方案。以多智能體技術(shù)為依托，各單元功能智能體分別利用不同范圍的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，構(gòu)建不同理論范疇的管理和控制策略，執(zhí)行不同層面的管理和控制任務(wù)，滿足不同的時(shí)間尺度要求，并通過(guò)多智能體的交互作用有效實(shí)現(xiàn)了全系統(tǒng)多目標(biāo)協(xié)同趨優(yōu)。除此之外，多智能體系統(tǒng)能夠根據(jù)未來(lái)電網(wǎng)組成結(jié)構(gòu)的變化和分布式微電源的“即插即用”，靈活調(diào)整和實(shí)時(shí)配置單元功能智能體，也可以隨時(shí)與其它電網(wǎng)的智能體平臺(tái)搭建或撤銷(xiāo)交互行為，進(jìn)而使控制方案具有很強(qiáng)的靈活性、拓展性和兼容性。

(2)提出了信息系統(tǒng)和物理深度融合的控制方案。充分考慮了信息系統(tǒng)和物理系統(tǒng)之間的耦合關(guān)系，根據(jù)信息系統(tǒng)的丟包率、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、傳輸時(shí)滯和信息處理量等評(píng)估信息智能地補(bǔ)償和調(diào)節(jié)優(yōu)化和協(xié)調(diào)控制策略，實(shí)現(xiàn)信息物理系統(tǒng)深度融合環(huán)境下的安全性、經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)態(tài)品質(zhì)多目標(biāo)協(xié)同趨優(yōu)的控制策略。

(3)提出了從多時(shí)空尺度的電力市場(chǎng)交易→基于大數(shù)據(jù)分析的信息物理系統(tǒng)安全性評(píng)估→基于信息物理系統(tǒng)事件觸發(fā)的運(yùn)行模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制→多時(shí)間尺度混合優(yōu)化調(diào)度→網(wǎng)絡(luò)化一致性二次控制連同就地分散動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)之間的相互協(xié)調(diào)、相互配合一體化的多時(shí)空尺度混合優(yōu)化與分布式協(xié)調(diào)混雜控制策略。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明構(gòu)建集中和分布式相結(jié)合的多級(jí)智能體控制架構(gòu)的示意圖；

圖2是本發(fā)明多時(shí)空尺度電力市場(chǎng)交易策略的示意圖；

圖3是本發(fā)明由多級(jí)智能體決策和執(zhí)行的多時(shí)間尺度混合優(yōu)化與分布式協(xié)調(diào)混雜控制的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明研究以下內(nèi)容：

1、構(gòu)建集中和分布式相結(jié)合的多級(jí)智能體控制架構(gòu)。如圖1所示，該多智能體系統(tǒng)設(shè)計(jì)四級(jí)：即一級(jí)市場(chǎng)交易智能體負(fù)責(zé)管理和執(zhí)行大電網(wǎng)、微電網(wǎng)群以及負(fù)荷需求側(cè)之間的電力市場(chǎng)交易，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)多能源系統(tǒng)供、用電效益最大化；二級(jí)能量?jī)?yōu)化調(diào)度ems智能體負(fù)責(zé)管理和執(zhí)行微電網(wǎng)內(nèi)多時(shí)間尺度混合優(yōu)化調(diào)度，以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)低碳經(jīng)濟(jì)效益最大化；三級(jí)協(xié)調(diào)切換控制智能體以集中式或區(qū)域分布式協(xié)調(diào)兩種方式執(zhí)行微電網(wǎng)運(yùn)行模態(tài)的協(xié)調(diào)切換控制，以實(shí)現(xiàn)大擾動(dòng)下運(yùn)行模態(tài)的柔性重組和協(xié)調(diào)切換，確保微電網(wǎng)運(yùn)行的安全性；四級(jí)多單元智能體負(fù)責(zé)執(zhí)行分布式發(fā)電單元之間的分布式協(xié)調(diào)二次控制以及就地控制，以確保微電網(wǎng)供電的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。上述四級(jí)多智能體以集中或分布式相互協(xié)作、相互配合，在信息物理系統(tǒng)深度融合環(huán)境下，充分考慮信息系統(tǒng)評(píng)估指標(biāo)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的影響，確定和執(zhí)行不同空間范圍的、不同時(shí)間尺度的、連續(xù)或離散行為組成的優(yōu)化和控制策略，即信息物理深度融合下多時(shí)空尺度的混合優(yōu)化和分布式協(xié)調(diào)混雜控制，以實(shí)現(xiàn)各自單元體以及整個(gè)系統(tǒng)的安全、高效、經(jīng)濟(jì)和優(yōu)質(zhì)多目標(biāo)協(xié)同趨優(yōu)。

2、提出多時(shí)空尺度電力市場(chǎng)交易策略。如圖2所示，每個(gè)微電網(wǎng)可根據(jù)多時(shí)間尺度的發(fā)電預(yù)測(cè)和可調(diào)度發(fā)電量分析來(lái)確定其發(fā)電計(jì)劃，負(fù)荷需求側(cè)可基于多尺度負(fù)荷預(yù)測(cè)和可調(diào)節(jié)用電量分析來(lái)確定其用電需求；然后根據(jù)自身系統(tǒng)的供需夙愿，即可作為售電商也可作為購(gòu)電商來(lái)參與電力市場(chǎng)交易，并通過(guò)自身系統(tǒng)的能量?jī)?yōu)化管理(ems,energymanagementsystem)智能體或需求側(cè)響應(yīng)(dr,demandresponse)智能體將競(jìng)標(biāo)售、購(gòu)電量和電價(jià)上報(bào)給市場(chǎng)管理中心即一級(jí)市場(chǎng)交易智能體；最后由市場(chǎng)交易智能體確定各微電網(wǎng)和負(fù)荷需求側(cè)多時(shí)間尺度中標(biāo)電量和市場(chǎng)統(tǒng)一出清價(jià)即多時(shí)空尺度市場(chǎng)交易策略，并下發(fā)給各微電網(wǎng)ems或負(fù)荷需求側(cè)智能體，以此為依據(jù)進(jìn)行多時(shí)間尺度優(yōu)化調(diào)度。

3、提出由多級(jí)智能體決策和執(zhí)行的多時(shí)間尺度混合優(yōu)化與分布式協(xié)調(diào)混雜控制。如圖3所示，該項(xiàng)為本發(fā)明的核心和重點(diǎn)內(nèi)容。包括以下內(nèi)容：(1)基于大數(shù)據(jù)分析下的信息系統(tǒng)安全性預(yù)估指標(biāo)和物理系統(tǒng)不安全事件組態(tài)的預(yù)估和判斷，當(dāng)判斷信息系統(tǒng)的信息處理量和傳輸時(shí)滯超出允許上限時(shí)，為了保證切換控制的實(shí)時(shí)性，三級(jí)協(xié)調(diào)切換控制智能體在區(qū)域分布式協(xié)調(diào)模式下確定和執(zhí)行微電網(wǎng)運(yùn)行模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制；否則則在集中式模式下確定和執(zhí)行協(xié)調(diào)切換控制；當(dāng)判斷微電網(wǎng)物理系統(tǒng)預(yù)發(fā)生不安全事件時(shí)，則根據(jù)不安全事件組態(tài)確定事件觸發(fā)下的運(yùn)行模態(tài)切換控制策略，并由三級(jí)協(xié)調(diào)切換控制智能體發(fā)出控制命令，通過(guò)信息系統(tǒng)傳送給分布式發(fā)電、儲(chǔ)能和內(nèi)部負(fù)荷單元智能體，來(lái)執(zhí)行各單元的運(yùn)行模態(tài)之間的協(xié)調(diào)切換；(2)各單元控制智能體將切換后的運(yùn)行模態(tài)信息通過(guò)信息系統(tǒng)再傳送給能量管理智能體，能量管理智能體按照多時(shí)間尺度交易不同周期來(lái)確定新的運(yùn)行模態(tài)下微電網(wǎng)多時(shí)間尺度電力市場(chǎng)交易策略，并通過(guò)信息系統(tǒng)將最佳功率分派值下達(dá)給各分布式單元系統(tǒng)。此外，為了綜合考慮信息物理融合系統(tǒng)的相互影響，當(dāng)信息系統(tǒng)的丟包率和時(shí)滯超出所規(guī)定的允許上限時(shí)，在實(shí)時(shí)能量?jī)?yōu)化調(diào)度中加入補(bǔ)償機(jī)制，降低由于信息傳輸問(wèn)題對(duì)物理系統(tǒng)實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度的影響。(3)最后各單元多智能體根據(jù)功率分派值，通過(guò)基于網(wǎng)絡(luò)化的分布式協(xié)調(diào)二次控制和就地分散控制來(lái)進(jìn)行頻率和電壓的就地和二次動(dòng)態(tài)性能調(diào)節(jié)。此外在設(shè)計(jì)分布式協(xié)調(diào)二次控制時(shí)，考慮信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛡鬏敃r(shí)滯的影響，提出了基于切換拓?fù)?、具有時(shí)滯魯棒性的網(wǎng)絡(luò)化一致性控制策略。由此可見(jiàn)，在二到四層智能體之間實(shí)現(xiàn)了從大數(shù)據(jù)下安全性能預(yù)估→基于離散事件觸發(fā)的切換控制→能量?jī)?yōu)化管理→連續(xù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)之間的相互協(xié)調(diào)、相互配合的多時(shí)間尺度優(yōu)化調(diào)度與分布式協(xié)調(diào)混雜控制。由于在一級(jí)智能體里實(shí)現(xiàn)的電力市場(chǎng)交易也屬于優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題，相比于二級(jí)ems智能體的優(yōu)化調(diào)度，只是空間維度不同，即一級(jí)智能體是在微電網(wǎng)群之間進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，二級(jí)智能體則是在微電網(wǎng)內(nèi)分布式發(fā)電之間進(jìn)行。因此本發(fā)明提出的一級(jí)到四級(jí)多智能體系統(tǒng)執(zhí)行了多時(shí)空尺度混合優(yōu)化調(diào)度與分布式協(xié)調(diào)混雜控制。

內(nèi)容1的實(shí)施方案：以微電網(wǎng)物理系統(tǒng)為研究對(duì)象，以信息系統(tǒng)為支撐，構(gòu)建四級(jí)多智能體控制架構(gòu)如圖1所示，旨在集中式和分布式多智能體協(xié)同交互模式下，確保微電網(wǎng)中大規(guī)模可再生能源發(fā)電高效、安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)地消納利用。四級(jí)多智能體結(jié)構(gòu)和功能如下：

(1)在分布不同區(qū)域的微電網(wǎng)以及負(fù)荷需求側(cè)之間構(gòu)建一級(jí)市場(chǎng)交易智能體。根據(jù)各微電網(wǎng)能量管理智能體和負(fù)荷需求側(cè)管理智能體上報(bào)多時(shí)間尺度供、用電需求，決定和執(zhí)行多時(shí)空尺度市場(chǎng)交易策略，以確保供、用電效益最大化。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為由“信念，愿望和意圖”功能模塊組成的bdi智能體，其“信念”模塊過(guò)濾和篩選來(lái)自信息系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化知識(shí)信息，基于“信念”的有用標(biāo)準(zhǔn)化知識(shí)信息，根據(jù)智能體控制“愿望”，“意圖”模塊智能地決策策略。

(2)在每個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)里構(gòu)建集中式二級(jí)能量管理智能體。負(fù)責(zé)決定和執(zhí)行能量?jī)?yōu)化管理策略，在保證市場(chǎng)交易功率和自身系統(tǒng)負(fù)荷供電的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部可調(diào)度分布式發(fā)電和儲(chǔ)能單元的最佳功率分派，以確保微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益最大化。其結(jié)構(gòu)也設(shè)計(jì)為由“信念，愿望和意圖”功能模塊組成的bdi智能體，其“信念”模塊過(guò)濾和篩選來(lái)自信息系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化知識(shí)信息，基于“信念”的有用標(biāo)準(zhǔn)化知識(shí)信息，根據(jù)智能體控制“愿望”，“意圖”模塊智能地決策優(yōu)化策略。

(3)在每個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)里構(gòu)建一個(gè)集中式或多個(gè)區(qū)域分布式協(xié)調(diào)三級(jí)協(xié)調(diào)切換控制智能體。首先通過(guò)對(duì)信息系統(tǒng)信息處理量和傳輸時(shí)滯的預(yù)估，確定三級(jí)智能體采用集中式還是分布式協(xié)調(diào)方式來(lái)執(zhí)行協(xié)調(diào)切換控制；然后基于對(duì)微電網(wǎng)物理系統(tǒng)安全性預(yù)估和不安全事件組態(tài)判別，確定和執(zhí)行事件觸發(fā)的協(xié)調(diào)切換控制策略，使微電網(wǎng)受到安全性威脅時(shí)，能夠?qū)Ψ植际桨l(fā)電、儲(chǔ)能和本地負(fù)荷等單元系統(tǒng)的運(yùn)行模態(tài)進(jìn)行協(xié)調(diào)切換，以確保系統(tǒng)的安全性能。其結(jié)構(gòu)也設(shè)計(jì)為由“信念，愿望和意圖”功能模塊組成的bdi智能體。

(4)在微電網(wǎng)內(nèi)每個(gè)分布式發(fā)電、儲(chǔ)能和本地負(fù)荷對(duì)應(yīng)構(gòu)建一個(gè)分布式單元控制智能體以及基于信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分布式協(xié)調(diào)二次控制智能體，二者聯(lián)合起來(lái)稱之為四級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)智能體。確定和執(zhí)行二次控制以及分散就地動(dòng)態(tài)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電或用電功率的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，以確保微電網(wǎng)輸出功率的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。四級(jí)單元智能體被設(shè)計(jì)為具有反應(yīng)層和審議層的混合型bdi智能體，反應(yīng)層包含“感知、識(shí)別和執(zhí)行”模塊，能對(duì)運(yùn)行環(huán)境的變化快速做出反應(yīng)，因此保證微電網(wǎng)對(duì)環(huán)境變化的自適應(yīng)性；審議層包含“信念，愿望和意圖”功能模塊，能夠?qū)⒎植际桨l(fā)電單元狀態(tài)處理為知識(shí)信息，并以此來(lái)智能地決策和執(zhí)行單元運(yùn)行模式切換和動(dòng)態(tài)控制策略。

本發(fā)明構(gòu)建的多智能體控制架構(gòu)，縱向智能體之間為“主從”交互方式，因?yàn)榘踩院徒?jīng)濟(jì)性、高效、優(yōu)質(zhì)多目標(biāo)相比較，其為首要保證的目標(biāo)，故三級(jí)智能體具有最高的優(yōu)先權(quán)，當(dāng)預(yù)估有不安全事件發(fā)生時(shí)，三級(jí)智能體向四級(jí)智能體發(fā)送切換控制指令來(lái)執(zhí)行切換，切換后的模態(tài)信息發(fā)送給二級(jí)能量管理智能體，確定和執(zhí)行新模態(tài)組態(tài)下的能量?jī)?yōu)化管理策略，之后再把最優(yōu)功率分派值下發(fā)給四級(jí)各單元智能體，執(zhí)行分布式協(xié)調(diào)二次控制和分散就地控制；而橫向同級(jí)多單元智能體之間為“非主從”交互方式，即它們具有平等的交互權(quán)利。

內(nèi)容2的實(shí)施方案：多空間尺度電力市場(chǎng)交易是指微電網(wǎng)可選擇在不同區(qū)域空間與其它微電網(wǎng)獨(dú)立或聯(lián)盟參與競(jìng)標(biāo)；多時(shí)間尺度是指市場(chǎng)交易按時(shí)間尺度分為中長(zhǎng)期(年、季和月)、短期(日)和超短期(時(shí)或分)市場(chǎng)交易，而中長(zhǎng)期市場(chǎng)交易通常是合同市場(chǎng)，即買(mǎi)賣(mài)雙方通過(guò)協(xié)商簽訂中長(zhǎng)期售購(gòu)電合同，故這里主要研究短期和超短期市場(chǎng)交易。本發(fā)明選擇短期分段競(jìng)標(biāo)和超短期連續(xù)競(jìng)標(biāo)的兩時(shí)間尺度競(jìng)標(biāo)模式，獨(dú)立和合作博弈相結(jié)合的多空間尺度納什均衡博弈方式，既包含競(jìng)標(biāo)電價(jià)又包含競(jìng)標(biāo)電量的競(jìng)標(biāo)策略，最后按照統(tǒng)一最大市場(chǎng)出清價(jià)來(lái)交易。多時(shí)空尺度市場(chǎng)交易策略的實(shí)施方案如下：

(1)構(gòu)建短期和超短期交易兩級(jí)時(shí)間尺度數(shù)學(xué)模型?；诓┺恼摰氖袌?chǎng)交易模型主要構(gòu)建以下四個(gè)要素1)參與者：每個(gè)分布式微電網(wǎng)和負(fù)荷需求側(cè)均視為市場(chǎng)交易參與者。在短期(日前)交易時(shí)，每個(gè)參與者將其長(zhǎng)期售購(gòu)合同視為長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)(售電量視為正負(fù)荷，購(gòu)電量視為負(fù)負(fù)荷)，并將其與內(nèi)部短期各段負(fù)荷預(yù)測(cè)值之和視為總負(fù)荷預(yù)測(cè)值；然后，每個(gè)參與者的ems智能體根據(jù)其短期各段發(fā)電量預(yù)測(cè)值與總負(fù)荷預(yù)測(cè)值的差值，確定其短期各段競(jìng)標(biāo)電量和交易電價(jià)，并上報(bào)給市場(chǎng)交易智能體；與此同時(shí)，負(fù)荷需求側(cè)dr智能體根據(jù)其短期各段總負(fù)荷預(yù)測(cè)值，結(jié)合負(fù)荷需求側(cè)響應(yīng)可調(diào)度值，也上報(bào)其短期各段競(jìng)標(biāo)購(gòu)電量和交易電價(jià)給市場(chǎng)交易智能體；若競(jìng)標(biāo)電量為正，該參與者即為售電參與者，反之，則為購(gòu)電參與者。在超短期(日內(nèi))交易時(shí)，每個(gè)參與者將其長(zhǎng)期售購(gòu)合同和短期各段中標(biāo)電量之和連同其內(nèi)部超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)值被視為總負(fù)荷預(yù)測(cè)值；然后，每個(gè)參與者的ems智能體根據(jù)其超短期發(fā)電量預(yù)測(cè)值與總負(fù)荷預(yù)測(cè)值的差值，確定其超短期競(jìng)標(biāo)電量和交易電價(jià)，并上報(bào)給市場(chǎng)交易智能體；與此同時(shí)，負(fù)荷需求側(cè)dr智能體根據(jù)超短期總負(fù)荷預(yù)測(cè)值，結(jié)合負(fù)荷需求側(cè)響應(yīng)可調(diào)度值，也上報(bào)其超短期競(jìng)標(biāo)購(gòu)電量和交易電價(jià)給市場(chǎng)交易智能體；同樣若競(jìng)標(biāo)電量為正，該參與者即為售電參與者，反之，則為購(gòu)電參與者。2)競(jìng)標(biāo)策略：短期交易選擇分段競(jìng)標(biāo)策略，而超短期交易為連續(xù)競(jìng)標(biāo)策略。每個(gè)參與者的短期分段競(jìng)標(biāo)策略為：qis∈[pi^min,pi^max]}∈s,其中，為參與者個(gè)數(shù)，為第i個(gè)參與者的分段競(jìng)標(biāo)周期，sis表示第i個(gè)參與者第s個(gè)分段競(jìng)標(biāo)周期的策略，ζis，和分別為第i個(gè)參與者在第s個(gè)分段競(jìng)標(biāo)周期競(jìng)標(biāo)電價(jià)和其上、下限電價(jià)值,qis,pi^max和pi^min為第i個(gè)參與者在第s個(gè)分段競(jìng)標(biāo)周期競(jìng)標(biāo)電量和其上、下限發(fā)電或用電容量。超短期競(jìng)標(biāo)策略為：其中和分別表示第i個(gè)參與者超短期競(jìng)標(biāo)策略、競(jìng)標(biāo)電價(jià)和競(jìng)標(biāo)電量。3)效益函數(shù)：該要素將在構(gòu)建效益函數(shù)的研究方案中加以論述。4)納什均衡條件：該要素將在求解納什均衡解的研究方案中加以論述。

(2)構(gòu)建兩級(jí)時(shí)間尺度效益函數(shù)。1)構(gòu)建第i個(gè)發(fā)電參與者在短期第s個(gè)分段競(jìng)標(biāo)周期的成本函數(shù)擬表示為：其中a0is,a1is和a2is是系數(shù)，二次函數(shù)的系數(shù)與微電網(wǎng)單位發(fā)電功率的平均燃料成本、初始投資、優(yōu)惠政策、運(yùn)行和維護(hù)成本等均有關(guān)系，擬采用曲線擬合和參數(shù)估計(jì)法來(lái)確定。2)構(gòu)建第i個(gè)發(fā)電參與者短期各段競(jìng)標(biāo)函數(shù)擬表示為：其中λis為第i個(gè)參與者在第s個(gè)分段交易周期待確定的效益尺度因子。3)構(gòu)建第i個(gè)發(fā)電參與者短期各段效益函數(shù)擬表示為：

而且，其中γs為市場(chǎng)統(tǒng)一交易出清價(jià)，pmgis和ζis分別為第i個(gè)參與者在第s個(gè)分段競(jìng)標(biāo)周期的中標(biāo)量和競(jìng)標(biāo)電價(jià),μis為市場(chǎng)出清價(jià)與競(jìng)標(biāo)電價(jià)的差值。4)構(gòu)建負(fù)荷需求側(cè)短期各段效益函數(shù)：plds是負(fù)荷需求側(cè)中標(biāo)購(gòu)電量，piljs是負(fù)荷需求側(cè)j個(gè)甩負(fù)荷，β1s和β0s分別為功率調(diào)整補(bǔ)償價(jià)格系數(shù)，ciljs是第j個(gè)甩負(fù)荷單位功率損失價(jià)格。5)建立短期各段交易約束條件：競(jìng)標(biāo)和中標(biāo)電量均限制在參與者的策略空間范圍內(nèi)，而且中標(biāo)電量小于或等于競(jìng)標(biāo)電量，市場(chǎng)清算價(jià)格也要限制在交易市場(chǎng)規(guī)定的價(jià)格范圍內(nèi)，中長(zhǎng)期售購(gòu)電合同+短期各段中標(biāo)電量+內(nèi)部負(fù)荷預(yù)測(cè)＝短期各段發(fā)電量預(yù)測(cè)值，負(fù)荷可調(diào)度范圍和中斷時(shí)間約束等等。(6)超短期效益函數(shù)的構(gòu)建與短期的基本類(lèi)似，不同之處只有兩點(diǎn)：一是采用連續(xù)競(jìng)標(biāo)而不是分段競(jìng)標(biāo)策略；二是在約束條件中，中長(zhǎng)期售購(gòu)電合同+短期各段中標(biāo)電量+超短期中標(biāo)電量+超短期內(nèi)部負(fù)荷預(yù)測(cè)＝超短期發(fā)電量預(yù)測(cè)值。

(3)基于合作博弈和非合作(獨(dú)立)博弈方式求取納什均衡解。1)上述效益目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化問(wèn)題(mpec,mathematicalprogramwithequilibriumconstraints)屬于非線性優(yōu)化問(wèn)題，擬采用二進(jìn)制擴(kuò)展法(binaryexpansionapproach)將其轉(zhuǎn)化成混合整數(shù)線性化模型(milp,mixedintegerlinearprogram)，例如競(jìng)標(biāo)價(jià)的二進(jìn)制擴(kuò)展模式可表示為：那么，以此類(lèi)推，可將效益目標(biāo)函數(shù)中的所有非線性項(xiàng)轉(zhuǎn)化成混合整數(shù)線性化形式。2)納什均衡條件：短期各段獨(dú)立博弈下納什均衡條件可表示為：其中，為所有參與者的納什均衡解；而非獨(dú)立博弈下(例如參與者1-3合作進(jìn)行博弈，其他參與者進(jìn)行獨(dú)立博弈)的納什均衡條件則可表示為：超短期交易與上述類(lèi)似。3)在納什均衡條件下，經(jīng)過(guò)二進(jìn)制擴(kuò)展變換的mpec模型可轉(zhuǎn)化成具有平衡約束的納什平衡問(wèn)題(epec,equilibriumproblemswithequilibriumconstraints-milp)，通過(guò)該epec-milp可求出多組納什均衡解。

(4)出清價(jià)最大化原則確定納什均衡唯一最優(yōu)解。該方案可以表述為最優(yōu)化問(wèn)題，以此可以在短期各段和超短期交易中的多組合作/獨(dú)立博弈的納什均衡解中選取出市場(chǎng)清價(jià)最大的一組最優(yōu)解，即包括不同空間組合下所有參與者短期各段中標(biāo)售購(gòu)電量和最大市場(chǎng)統(tǒng)一出清價(jià)以及超短期中標(biāo)售購(gòu)電量和市場(chǎng)統(tǒng)一最大出清價(jià)，即為多時(shí)空尺度市場(chǎng)交易策略。

內(nèi)容3的實(shí)施方案：多時(shí)間尺度混合優(yōu)化與分布式協(xié)調(diào)混雜控制實(shí)施方案如下：

(1)研究構(gòu)建各分布式發(fā)電、儲(chǔ)能和負(fù)荷單元的混雜模型?；谖⒎只祀spetri-net的建模方法，構(gòu)建單元系統(tǒng)的混雜模型，該模型不僅描述各單元的運(yùn)行模態(tài)和模態(tài)之間的邏輯切換關(guān)系，也描述每一種運(yùn)行模態(tài)下的連續(xù)動(dòng)態(tài)行為特性，即實(shí)現(xiàn)單元系統(tǒng)的混雜行為特性的描述。構(gòu)建該模型的目的之一是根據(jù)預(yù)估的不安全事件組態(tài)，按照各單元系統(tǒng)模態(tài)之間的邏輯切換關(guān)系來(lái)執(zhí)行有效的模態(tài)協(xié)調(diào)切換，即實(shí)現(xiàn)事件觸發(fā)下的模態(tài)切換控制；目的之二是根據(jù)單元系統(tǒng)各模態(tài)下的連續(xù)動(dòng)態(tài)行為特性，設(shè)計(jì)連續(xù)動(dòng)態(tài)控制，以確保其多模態(tài)切換下的動(dòng)態(tài)性能，所以該研究為后續(xù)模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制和連續(xù)動(dòng)態(tài)控制的設(shè)計(jì)奠定了模型基礎(chǔ)。

(2)研究協(xié)調(diào)切換控制智能體里的模態(tài)協(xié)調(diào)切換控制策略以確保協(xié)同自律系統(tǒng)的安全性能。1)基于信息大數(shù)據(jù)分析，利用深度挖掘和信息融合技術(shù)，對(duì)信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)滯和信息處理能力進(jìn)行預(yù)估；同時(shí)對(duì)微電網(wǎng)物理系統(tǒng)的安全性進(jìn)行預(yù)估，構(gòu)建電壓和頻率安全性預(yù)估指標(biāo)；2)基于信息系統(tǒng)傳輸時(shí)滯和信息處理能力評(píng)估指標(biāo)，當(dāng)它們值均小于規(guī)定的上限值，則三級(jí)智能體采用集中式模式執(zhí)行協(xié)調(diào)切換控制；若至少一個(gè)大于規(guī)定上限值，則三級(jí)智能體采用分布式協(xié)調(diào)模式。然后基于微電網(wǎng)物理系統(tǒng)電壓和頻率安全性預(yù)估指標(biāo)，對(duì)不安全觸發(fā)事件組態(tài)進(jìn)行判別，不安全觸發(fā)事件包括多點(diǎn)電壓過(guò)高、過(guò)低事件和頻率過(guò)高、過(guò)低事件，故不安全事件組態(tài)可以是一種事件形態(tài)，也可能是幾種事件的組合形態(tài)；3)基于不安全觸發(fā)事件組態(tài)和各單元系統(tǒng)微分混雜petri-net模型，構(gòu)建事件觸發(fā)下的模態(tài)切換控制策略：即對(duì)應(yīng)每種不安全觸發(fā)事件組態(tài)，根據(jù)各單元混雜模型描述的運(yùn)行模態(tài)以及它們之間的邏輯切換關(guān)系，將可選擇的模態(tài)切換組合按照選擇先后順序放在一個(gè)集合里，稱之為該不安全事件下的模態(tài)切換組態(tài)集合；然后構(gòu)建描述切換成本的約束違反函數(shù)(constraintviolationfunction)，按照該不安全事件下模態(tài)切換組態(tài)集合里順序，以該違反函數(shù)為“0”或最小化原則，確定最佳模態(tài)協(xié)調(diào)切換策略。

(3)研究ems智能體里多模態(tài)切換下能量?jī)?yōu)化管理策略以確保系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益最大化。1)基于所有分布式發(fā)電、儲(chǔ)能和本地負(fù)荷單元的運(yùn)行模態(tài)信息、發(fā)電量和需求量預(yù)測(cè)值，根據(jù)多時(shí)空尺度市場(chǎng)交易策略，在發(fā)電端和需求側(cè)友好互動(dòng)下，構(gòu)建多模態(tài)切換行為下多時(shí)間尺度離散和連續(xù)行為交互的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保多目標(biāo)函數(shù)以及約束條件。經(jīng)濟(jì)目標(biāo)函數(shù)由運(yùn)行成本、啟動(dòng)成本、維護(hù)成本等組成；環(huán)保目標(biāo)函數(shù)根據(jù)單位發(fā)電功率的污染排放量、污染排放氣體種類(lèi)和懲罰費(fèi)用等來(lái)構(gòu)建。2)基于信息系統(tǒng)傳輸時(shí)滯和丟包率評(píng)估指標(biāo)，當(dāng)二者超出所規(guī)定的上限值，則在目標(biāo)函數(shù)中加入預(yù)測(cè)補(bǔ)償機(jī)制。具體方法為每步實(shí)時(shí)滾動(dòng)優(yōu)化均在時(shí)間尺度上向前預(yù)推幾步，當(dāng)信息系統(tǒng)傳輸時(shí)滯和丟包率超出所規(guī)定的上限值，用時(shí)滯相對(duì)應(yīng)時(shí)段的預(yù)測(cè)優(yōu)化值代替實(shí)時(shí)計(jì)算的滾動(dòng)優(yōu)化值。當(dāng)信息系統(tǒng)傳輸時(shí)滯和丟包率下降低于規(guī)定的上限值，則取消替代。3)為了提高優(yōu)化算法的收斂速度和泛化能力，采用改進(jìn)粒子群優(yōu)化方法，求取上述多約束條件下非線性多目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解：該最優(yōu)解即為對(duì)應(yīng)各種運(yùn)行模態(tài)的各分布式發(fā)電和儲(chǔ)能單元的最佳參考功率分派。

(4)研究單元控制智能體之間多模態(tài)切換下的分布式協(xié)調(diào)二次控制策略以及就地分散控制以獲得良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。1)基于網(wǎng)絡(luò)化一致性控制理論，考慮信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化以及信息傳輸時(shí)滯，研究設(shè)計(jì)分布式協(xié)調(diào)二次控制，以實(shí)現(xiàn)電壓和頻率的二次調(diào)整。二次控制一致性策略作為底層就地分散控制的外環(huán)功率下垂控制輸入；2)基于改進(jìn)p-q、f-v下垂特性設(shè)計(jì)功率控制器，使分布式發(fā)電之間功率比例分享，電壓頻率趨于一致；3)基于分布式發(fā)電、儲(chǔ)能和本地負(fù)荷單元在各運(yùn)行模態(tài)下的動(dòng)態(tài)行為特性，設(shè)計(jì)本地就地連續(xù)控制器，即針對(duì)分布式發(fā)電和儲(chǔ)能單元，通過(guò)整流/逆變器接口的電力電子控制裝置，利用本地信息，基于多l(xiāng)yapunov魯棒控制方法，設(shè)計(jì)電壓、電流雙環(huán)控制器，以確保多模態(tài)切換下頻率/電壓或有功/無(wú)功的魯棒穩(wěn)定性能。4)而針對(duì)不同特性和不同級(jí)別的可控負(fù)荷單元，分別設(shè)計(jì)分等級(jí)甩負(fù)荷和基于負(fù)荷特性的非線性跟蹤控制等緊急負(fù)荷管理策略。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明較佳實(shí)施方案而已，并不用以限制本發(fā)明，凡是在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。