张丽杰

摘  要：文章针对微电网系统中分布电源的即插即用、能量管理、电压稳定性及经济调度等研究热点问题进行了简要分析，总结了近些年来解决问题的研究方法和技术路径，以及基于多智能体系统的控制策略在改善微电网综合性能中的应用。

关键词：微电网;控制策略;分布式;多智能体系统

中图分类号：TM715        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）27-0127-03

Abstract： In this paper， plug-and-play， energy management， voltage stability and economic scheduling of distributed power supply in microgrid system are analyzed briefly. This paper also summarizes the research methods and technical paths to solve the problems in recent years， and the application of the control strategy based on multi-agent system in improving the comprehensive performance of microgrid.

Keywords： microgrid; control strategy; distributed; multi-agent system

微电网将各種分布式微型电源、负荷单元、储能单元以及控制设备结合起来，构成协调运行的新型有机电源接入系统，为解决新能源及可再生能源分布式发电无缝接入大电网提供了技术路径。微电网作为新型电源接入系统，其实是一种高效的“网中网”能源利用形式，既能并网运行，也可以孤网运行[1]。微电网由于受到发电方式和容量的限制，分布式电源以交直流变流器并网的集中式控制方式为主，虽然具有较快的调节、响应速度，但受通信带宽和低可靠性的约束，如何使分布式电源在微电网中实现即插即用成为研究人员关注的热点问题。在交直流混合微电网群由孤网转并网、并网切换到孤网的多级控制过程中，维持系统电压稳定性微电网可靠运行的关键问题。另外，考虑系统功率平衡的约束，兼顾发电、储能单元运行成本最低目标，探索分布式微电网最优能量管理模式非常有必要。针对上述提到的微电网高效运行中亟待解决的问题，国内学者就微电网的分散协调、系统稳定性、经济调度等方面的控制策略作了大量研究。

1 微电网系统的分散控制策略研究

微电网系统控制通常分为集中控制和分散控制两种主要方式。分散控制是基于无通信互连线，采用即插即用电源的分布式微电网的控制技术。随着微电网系统中“即插即用”技术的快速发展，网络控制方案对于系统的计算和通信能力提出更高要求，尤其是有干扰情况存在的微电网稳定性的控制，集中式控制策略难以满足系统动态性能的需求。采用由多个具有功能独立、通信和逻辑判断能力的智能体构成的分布式结构系统，通过知识共享、信息交互、协调或竞争，实现共同目标。多智能体系统（Multi-Agent System，MAS）具有良好的自治性和协调性，非常适合于解决动态分布的微电网能量管理问题。文献[2]针对分布式电源易产生环流问题，提出了基于同步补偿的控制策略，实现分布式电源无功功率均分输出和电压稳定性，控制策略有效的保持了微电网分布电源的“即插即用”特点。文献[3]基于完全分散式方法研究了分布式电源分层控制策略，优化了系统频率和功率的控制方法。为了使微电网中分布式电源的“即插即用”控制更加灵活，基于多智能体的一致性控制算法被广泛用于微电网的分散控制策略中，可实时获取网络各单元之间的信息，在即插即用控制方面获得理想效果。

微电网中的分布式电源的即插即用的灵活性，为新能源及可再生能源发电系统的能量管理提供了技术支持和策略保障。文献[4]提出了基于主从控制的交直流混合、交直流联合并网离网、交直流独立离网等多模式运行方法，的切换控制策略。文献[5]基于多智能体性算法一致迭代研究了发电单元的最优经济运行点。微电网在能量管理过程中既可以采用并网模式，也可以是孤岛模式。文献[6]在不考虑并网情况时，基于分布式算法改进在孤岛运行中的分布式设备的频率、电压和平衡节点控制策略。文献[7]不考虑系统的一致性的情况下，研究了基于等微增率准则的协同控制策略在孤岛微电网中的应用。

针对由交直流混合分布式电源组成的微网群结构，有学者将图论的概念用于微电网的结构模化过程。每个智能体被看作一个分布式节点，两个相邻的节点之间如果有电量信息的交换，则表示通信连接，视为链接边，通过智能多级控制策略，系统网络节点即可获知整个交、直流微网群的电压、频率等信息状态，由此实现对微电网组网形式及群级的协调控制。文献[8]基于分布式一致性算法，讨论了交直流混合微电网的分布式储能单元的下垂控制策略的可行性。针对参与源、网、荷协调的不同主体问题，研究人员基于系统协调多元主体的概念，引入多智能体和多层电价响应机制，构建多元多层级主体协调优化框架，解决分布式微电网配电的自治协调问题。例如针对直接并网或间接并网的源、荷运行特点，处理不同层级、不同主体间的多级协调问题，文献[9]提出了基于多智能体的配电网源-网-荷功率协调响应方法，分析了主动负荷及分布式电源的运行特性。对于不确定性及风险协调问题，文献[10]基于有序的多层规划理论，采用概率密度函数来描述多层电价响应机制的不确定性，以置信度水平来衡量不同层级主体间对风险的追求程度，讨论了不同利益主题的协调策略。上述研究深入讨论了多能流动态的差异特性、多元用户互动的不确定性问题，探索了以多级控制为目标，基于多智能体系统的多主体互动及分布式微电网控制策略。研究结合互联网和智能控制技术，有效实现了对分布式能源系统的协同管控，进一步改善了产能端、用能端的智能匹配度和能源梯级利用率。

2 微电网系统电压稳定性控制策略研究

分布式微电网系统电压稳定性也是研究的热点问题，目前常用的电压控制方法有：（1）主从站控制方法[11];（2）联络线控制方法[12];（3）下垂控制法[13];（4）基于MAS技术的控制方法[14]。很多学者针对上述方法，基于分布式控制理论，通过对微电网系统中发电设备输出功率、电压、频率等参量的控制，实现电压稳定性的改善方面开展了深入研究。文献[15]针对无功功率分配不均问题，探讨了分布式算法的控制策略，实现微电网系统无功功率的重新分配和电压调节。文献[16]提出基于多智能体系统的分层分布优化策略，实现分布式电源功率的精确控制和电压优化。文献[17]通过构建协调控制层、积分运算层和主控制层3层多智能体系统结构，实现对相邻节点当前信息的协调控制，达到控制微电网功率、电压稳定性的要求。针对低压配电区域，微电网通过协调不同类型的分布式电源和储能单元，不间断向重要负荷供电，提高系统电压的稳定性。文献[18]提出通过改善微电网通信的间歇性，提高系统输出电压的稳定性。文献[19]考虑了微电网分层控制的结构特点，研究了基于一致性算法的多智能体分布控制策略，实现了微电网系统电压的稳定和功率的灵活配置。文献[20]考虑了孤岛运行模式下微电网的无功电压特性，探讨了基于自趋优特点的MAS微电网无功电压控制策略。也有学者针对微电网中的分布式发电机运行的间歇性和不确定性引起的系统稳定性问题，开展了微电网系统供电质量稳定性研究。文献[21]研究了基于一致性算法的多智能体分布式储能系统的控制策略，优化了储能系统的稳定性。文献[22]考虑了微电网有外界干扰因素存在的系统稳定性，提出基于多智能体的分散协调控制策略。上述研究中，微电网被看成多智能体系统，将分布式电源间的通信网络表示为有向图，通过网络变量的同步跟踪算法，证明了系统的稳定性。

3 微电网系统经济调度控制策略研究

微电网经济调度作为提高系统稳定性与经济性的重要环节，其经济调度和环境效益的控制与优化已经成为微电网的重要研究方向。多数研究基于多智能体系统理论，建立了多层微电网优化控制结构，分析了不同电价机制下的微电网与配电网之间的互动策略，对系统内各项经济指标、最大化经济和环境效益进行了优化。文献[23]采用分层管理的多智能体机制解决了分布式发电单元之间交互和协作问题，确定了经济调度最优竞标决策。文献[24]采用多智能体模拟竞价均衡的微电网优化方法，探讨了微电网与传统大电网之间的交互路径。文献[25]构建了基于多智能体的微电网联络节点电价框架，分析了电网较高自主权的竞价优化运行决策。文献[26]提出基于多智能体系统分布式算法解决电力系统经济调度问题。文献[27]基于多智能体理论提出了孤网运行的功率分配方法，研究了微電网功率实时经济分配策略。文献[28]采用分布式算法解决微电网的瞬态供需平衡问题。这些方法能够实时了解微电网中负载与电源的运行状态信息。在基于一致性理论优化的多智能体功率经济分配方法中，事件触发机制也得到了广泛应用。文献[29]基于智能体系统事件触发模型提出了微电网经济分配控制策略。文献[30]采用基于事件触发的一致性算法，研究了微电网中的经济分配问题。文献[31]采用协同动态智能体一致性理论，建立了微电网最优经济调度模型，解决分散式自治问题。文献[32]提出基于周期性通信机制的事件触发控制方法，研究了多个混合系统中的直流微电网协调安全运行。基于上述多智能体理论的微电网性能优化过程中，每个电源都被模化为一个智能体，在此基础上，学者们提出基于层次分析法与一致性算法的综合评价方法，在考虑微电网供需平衡因素的情况下，分析了微电网电源的综合性能，并采用智能体学习算法深入研究了多类电源的调度优化策略，实现了系统多类电源的综合性能最优控制。

4 结论

可再生能源发电单元的不断接入，增加了微电网系统的复杂性，也加大了各单元系统之间的配合难度，导致微电网扰动严重，系统的能量管理、经济调度不能满足要求，使得电压质量受到严重影响。为了改善微电网系统在干扰介入时的综合性能，研究文献结合MAS理论和一致性算法的控制策略，较好的解决了微电网系统及分布式电源即插即用、电压稳定性、调度优化问题。这些方法对在大扰动情况下维护全系统良好性能提供技术路径，在应用中也便于实现;也为今后深入研究微电网群系统各单元的调度及控制积累了理论数据。

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