原文發表在《電力工程技術》2017年36卷第5期，歡迎品讀

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郝雨辰，江葉峰，仇晨光，等. 基于多代理系統的直流微電網分區域式穩定控制方法研究[J]. 電力工程技術，2017，36(5): 45-50.

HAO Yuchen, JIANG Yefeng, QIU Chenguang, al, et. Research on Sub-regional Stability Control of DC Microgrid Basd on Multi-Agent System[J]. Electric Power Engineering Technology, 2017, 36(5): 45-50.

基于多代理系統的直流微電網分區域式穩定控制方法研究

郝雨辰，江葉峰，仇晨光，等

1.研究背景

隨著能源危機的加劇、環境污染的蔓延，以新能源為載體的分布式發電得到了蓬勃發展，微電網作為分布式發電的高級應用形式，通過源荷協調技術、能量管理方案、并離網切換手段有效提高了用戶供電可靠性、能源利用環保性、系統運行經濟性。與交流微電網相比，直流微電網具有以下優點：便于直流電源的接入；僅需考慮直流母線電壓的恒定、無需考慮同步操作、無功補償等復雜控制；能有效減少電力電子裝置的大量使用從而降低能量轉換造成的損失。基于直流微電網的結構屬性和分布式電源的運行特點，以直流母線電壓的恒定作為控制目標，針對系統中各單元隸屬于不同用戶的情況，利用多代理系統構建信息網絡，提出以各分布式電源自協調、自管理、自組網為策略實現的直流微電網分區域式穩定控制方法。選擇直流微電網系統中的獨立子區域作為研究對象，設計不同供求關系下的系統穩定控制策略，實現基于信息流的功率流的重新分配與優化。

2.適用于直流微電網分區域式穩定控制的多代理系統

典型的具有區域自治性的直流微電網結構如圖1所示，其中直流母線電壓額定值設為800V，并經靜態開關在公共連接點處與外部電網相連。

圖1 直流微電網分區域式結構模型

根據圖1所示直流微電網的結構，設計相應的分區域式穩定控制方法，其核心思想在于，利用各區域內微電源控制器（MC）與其他關聯區域內MC的通信，根據協商結果控制區域間開關的通斷，以自組網的形式進行發電功率的合理調度以維持區域子系統的電壓穩定。由于直流微電網中不考慮無功功率的流動，直流母線電壓的變化是系統有功功率供求波動的外在體現。因此，對于圖1中各區域子系統，均可由直流母線電壓的狀態制定相應的穩定控制方法，如圖2所示。

圖2 直流微電網中各區域子系統決策流程

根據圖1所示直流微電網結構模型，構建適用于圖2分區域式穩定控制決策流程的多代理系統，其中包括區域各發用電單元對應的Agent，以及系統級的DF Agent和完備的點對點通信網絡，DF Agent的作用在于給各MC Agent提供發布、更新和刪除各區域供電裕量和運行狀態的信息平臺，但不具備傳統集中控制的主動協調能力；點對點通信網絡為Agent間的通信交互提供了網絡支持。

圖3 各區域代理間交互關系

3.仿真分析

圖1所示直流微電網系統中，區域2,3內的燃料電池具有輸出功率可控性，區域1內PV的不可控性和SC的充放電制約性，使得兩者構成的復合供電系統具有復雜的運行特點。因此，以區域1為研究對象，采用表1所列參數。 其中為了避免SC頻繁啟停，設定SC的動作值為20V，電壓波動小于±5％額定值的穩定要求，下面的仿真結果證明了本文所述基于多代理系統的直流微電網分區域式穩定控制方法的有效性。

表1 直流微電網主要單元參數信息

如圖4所示。初始狀態下采用最大功率跟蹤控制模式的PV出力大于區域1中負荷所需，其直流母線電壓上升，PV Agent即利用Query協議與SC Agent通信，得其同意后閉合兩者間開關，SC開始工作于充電穩壓狀態，使得直流母線電壓回落并穩定在額定值800V，如圖4(a)所示。0.7s時區域1負荷增大，對應直流母線電壓稍有波動，SC充電功率也相應減小，如圖4(b)所示。

直至1.23s時SC充電飽和，SC Agent即通知PV Agent并斷開兩者間開關。由于PV輸出功率仍大于負荷所需，導致直流母線電壓繼續上升，由于SC不再具備充電裕量，由此PV Agent利用 Ｒｅｑｕｅｓｔ 協議查詢DF Agent得到PEMFC Agent和SOFC Agent的通信方式，之后采用合同網通信協議與兩者進行交互， 并選定SOFC Agent作為合作對象，于1.4s時閉合區域1,3間開關，從圖4(c)可見1.4s前區域 3直流母線電壓穩定在800Ｖ，兩區域聯通后由于得到了區域1的功率輸入，區域3中SOFC的輸出功率具有明顯的下降，而兩區域母線電壓具有一致性。上述過程中Agent間的信息交互如圖4(d)所示。

圖4 區域內供大于求時分區域穩定控制結果

4.結束語

隨著新能源項目的發展，勢必形成一定區域內分屬于不同用戶的、以分布式電源為主導、自帶負荷的新型系統，各區域間既相互依存又相互競爭，本文針對這種新情況，以直流微電網為研究對象，提出基于多代理系統的分區域式穩定控制方法，通過各區域子系統的自我識別和自我管理，利用多代理系統提供的服務發布與搜索功能，可實現不依賴于集中控制器的底層單元間的自通信、自決策和自組網，提高了系統的運行可靠性和靈活性，仿真結果驗證了所提策略的有效性，不僅能保持系統的運行穩定，而且能體現不同電源的運行特點。