摘要：针对微电网的稳定运行和含多微电网的配电网的优化运行，发展微电源、微电网、配电网分层协调的分布式控制和能量优化。以系统经济性、环保性、供电可靠性为优化目标,提出基于多代理系统的微电网分层分布式能量优化管理策略。探究微电网分层分布式能量优化管理方法，结合文章进行分析。
关键词：微电网分层 分布式 能量管理优化
微电网能量管理系统是一套具有发电优化调度、负荷管理、实时监测并自动实现微电网同步等功能的能量管理系统。微电网的能量管理是微电网技术中一个重要的研究内容。随着微电网的不断发展和规模的扩大，微电网的能量管理将而临控制结构、优化算法、通信设计等一系列需要解决的问题。
一、国内外研究现状
国内外已经兴建了不少微电网示范工程和实验基地，其中大部分微电网示范工程和实验基地配置了相应的能量管理系统。下而简要介绍国内外微电网的能量管理系统研究现状，并结合一个典型应用案例对微电网能量管理系统进行剖析。北美研究现状。美国电力公司和美国电力可靠性技术协会在俄亥俄州首府哥伦布建造了CERTS微电网示范平台圈。该示范平台主要由蓄电池、燃气轮机、可控负荷和敏感负荷组成，其能量管理采用自治管理方式，不需要中央控制器统一安排分布式电源的发电;分布式电源根据下垂特性共享频率或电压，实现自治管理，即插即用;能量管理系统的一些必要控制信息通过以太网传输给分布式电源控制器[2]。欧洲研究现状荷兰的Bronsbergen假日公园微电网是欧盟资助的一个微电网示范工程:该微电网能量管理系统采用集中控制的方式，微电网中每条馈线的功率由监测系统传送至中央控制器，中央控制器通过全球移动通信系统(GSM)与调度中心交流;此外，中央控制器还负责微电网并网和孤网的无缝切换。从国内外的微电网能量管理研究情况可以看出，目前微电网的能量管理主要包括发电侧和需求侧的管理。发电侧管理包括分布式电源、储能系统、配网侧的管理，需求侧管理主要为分级负荷的管理。从管理的结构来看，北美微电网采用自治控制，为分散式控制，而亚洲的微电网倾向使用集中控制。
二、微电网能量优化管理模型
微电网系统由光伏电池、风力发电机、微型燃气轮机、组质子交换膜燃料电池和蓄电池等分布式微电源组成，并通过联络线与配电网相连接。微电网的经济性可定义为包含耗能电源的燃料成本、个单元的管理成本以及与配电网间电网功率交换的购电成本或售电收益等费用的综合。微电网的环保性可以定义为系统内微电源传输功率以及配电网注入功率造成污染气体的排放由此带来的污染气体治理费用。微电网的可靠性，以功率供给亏欠率作为微电网供电可靠性指标，基于实时电价信息，综合文献提出的分级切负荷思想、文献提出的高赔偿可中断负荷的概念，以对停负荷的补偿费用作为衡量系统供电可靠性的标准。约束条件将微电源的不同运行特性和操作人员的标作为约束条件并入微电网能量优化管理模型中。由于合理的切负荷操作全负荷供电具有更高的经济效益。进行切负荷操作，需要满足功率平衡约束式和负荷消减量约束式。蓄电池是微电网中价格较高的单元，合适的约束条件和合理的控制参数对于改善蓄电池的使用寿命具有重要作用。
三、微电网能量管理系统的控制结构
从微电网能量管理系统的控制结构来看，微电网可以分为集中式控制和分散式控制集中式控制结构。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆集中式控制一般由中央控制器和局部控制器构成，其中，中央控制器通过优化计算后向局部控制器发出调度指令，局部控制器执行该指令控制分布式电源的输出。给出了一种3层结构的典型集中式能量管理系统，其3层结构分别为:市场和配电网中心、中央控制器、局部控制器。市场中心负责电力市场和微电网之间的信息交流。配电网中心负责微电网与主网之间的信息交流。中央控制器是微电网能量管理系统的核心单元，其负责上层系统与底层单元的信息交流。集中式控制的优点是:有明确的分工，较容易执行和维护;具有较低的设备成本，能控制整个系统;目前使用得比较广泛，技术上更加成熟。其缺点是:随着分布式电源的增加，要求中央控制器有较强的计算处理能力，同时对其通信能力也有较高的要求;一旦中心单元故障，整个系统而临瘫痪的风险;分布式电源不能即插即用，不容易拓展应用。这些缺点成为这种模式的发展瓶颈。分散式控制结构。分散式控制是微电网能量管理系统的另一种控制方式。分散式控制方式下，微电网中的每个元件都由局部控制器控制，每一个局部控制器监测微源的运行状况，并通过通信网络与其他的局部控制器交流。局部控制器不需要接收中央控制器的控制指令，有自主决定所控微源运行状况的权力。分散式控制的优点是:中央控制器的计算量得到了大幅的削减;如果中央控制器故障，系统仍然能够运行;其分散式的控制模式保证了分布式电源即插即用的功能;适用于大规模、复杂的分布式系统。其缺点有:由于局部控制器有较大的自主权，其存在安全方而的隐患，较难及时检测和维修;分布式电源的平滑控制依赖于局部控制器之间的交流，需要设计一种有效的通信拓扑结构集中式和分散式控制方式都有中央控制器和局部控制器，只是分散式控制弱化了中央控制器的主导功能，通过强化周边通信，将控制权力分散到局部控制器。
四、微电网分层分布式能量优化策略
不同于广泛的采用的集中式优化策略，需要结合微电网的结构特点。以最小化为优化目标，采用遗传算法作为计算方法，协议作为通信手段，依靠微电网中心控制器、微电源控制器、负荷控制器间的相互协作，分别针对系统单目标与多目标优化问题，设计相应的微电网分层式能量优化策略。分层分布式能量优化管理策略分为四个阶段。1.微电源分布式计算。2.MGCC优化。3.分布式并行调节。4.生成最终解的全局协调。MGCC采用遗传算法进行优化计算过程中，只考虑了部分约束条件，因此相对于传统集中优化而言，具有较快的运算速度，之后的调节过程属于并行计算，具有很高的计算效率。微电网经济性优化，可行解具有一致的变化规律，在某些时刻完全一致。微电网环保性优化不同于经济性优化，环保性优化过程中各电源污染气体排放情况不随时间变化。微电网的可靠优化性不同于经济性和环保性优化，微电网可靠性优化的分布式计算阶段，无需进行任何处理，直接以此范围作为遗传算法变量的定义域。优化策略。采用传统单目标加权法处理目标优化问题时，权重系数对求解结果影响很大，无法得到全局最优的解集。通过计算所得变量定义域的并集作为遗传算法多目标优化中的变量的定义域。
五、总结
微电网的能量管理是微电网技术中一个重要的研究内容。随着微电网的不断发展和规模的扩大，微电网的能量管理将而临控制结构、优化算法、通信设计等一系列需要解决的问题。本文对现在研究工作存在的问题和难点进行了概括，指出了进一步研究的方向，需要我们进行不断的探索，从而进行更好的学习。
参考文献：
[1] 微电网关键技术研究[J]. 王成山,武震,李鹏.电工技术学报.2014(02)
[2] 微电网技术综述[J]. 杨新法,苏剑,吕志鹏,刘海涛,李蕊.中国电机工程学报.2014(01)
[3] 中国微电网技术研究及其应用现状[J]. 武星,殷晓刚,宋昕,王景.高压电器.2013(09)
论文作者:姚晖
论文发表刊物:《城镇建设》2019年18期
论文发表时间:2019/11/1
标签：电网论文; 控制器论文; 能量论文; 分布式论文; 管理系统论文; 电源论文; 负荷论文; 《城镇建设》2019年18期论文;