[发明专利]基于奇异摄动的综合能源系统分布式趋同控制方法及系统

说明书

本发明公开了基于奇异摄动的综合能源系统分布式趋同控制方法，包括：综合能源系统由多个相互作用的新能源冷热电联供系统组成，每个新能源冷热电联供系统看作一个具有多时间尺度动态的智能体，对综合能源系统进行建模；基于模型构建由同步慢时间尺度的控制器及同步快时间尺度的控制器组成的分布式趋同控制器，使得电压，频率，功率分配和温度能源网络中不同时间尺度上的状态变量趋于一致。该控制器可以同步新能源冷热电联供系统的温度、输出电压、频率和功率分配。

技术领域

本发明属于能源控制技术领域，尤其涉及多时间尺度问题的奇异摄动方法和多智能体网络的趋同控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

综合能源系统(integrated energy system，IES)是指对不同类型能源进行有机协调与优化后所形成的能源网络系统。多能互补供能是IES的关键特征之一，综合能源系统集风力发电系统、光伏发电系统、燃气冷热电联供系统等多种类型能量枢纽于一体，很大程度地促进电力、热力等多种能流的协同，极大提高其应对负荷变化的能力。IES可以实现能源的梯级利用，提高能源的综合利用水平，对提高能源利用效率，构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系具有重要的现实意义。

综合能源系统由多个能源枢纽组成，每个枢纽可以看作一个智能体，能源枢纽之间相互作用，状态变换非常复杂，组成了一个复杂的网络系统，集中式控制需要耗费大量的资源。综合能源系统规模庞大，具有多种能源输入(可再生能源、天然气等)，具有电、热、冷等多种用能形式，能量转换设备繁多，加之气、电、热等多能流的实时交互，使得多能流网络之间具有很强的耦合性。考虑以上现状，亟需从多智能体网络的角度和多能流耦合的角度出发，寻求新的思路和方法予以突破，以期提高供能质量、设备的利用率，为能源网络的高效、经济、环保运行奠定坚实基础。

发明人在研究中发现，传统集中式的控制方法难以保证综合能源系统中电能和热能的质量以及设备的利用率，且未考虑耦合性的单一时间尺度的控制方法与实际有较大偏差，而目前针对综合能源系统的控制方法比较少且存在缺陷，无法满足目前的实际需求。

发明人在研究中还发现，现有的相关专利中，针对综合能源系统的控制，往往没有考虑系统的多时间尺度特性，以及复杂网络信息交流的拓扑结构和智能体之间的相互作用，无法解决上述问题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了基于奇异摄动的综合能源系统分布式趋同控制方法，基于奇异摄动来描述和处理多时间尺度，利用多智能体网络来实现分布式趋同控制。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

基于奇异摄动的综合能源系统分布式趋同控制方法，包括：

综合能源系统由多个相互作用的新能源冷热电联供系统组成，每个新能源冷热电联供系统看作一个具有多时间尺度动态的智能体，对综合能源系统进行建模；

基于模型构建由同步慢时间尺度的控制器及同步快时间尺度的控制器组成的分布式趋同控制器，使得电压，频率，功率分配和温度能源网络中不同时间尺度上的状态变量趋于一致。

进一步的技术方案，采用图Γ＝(V,E)来描述综合能源系统的通信拓扑，图Γ由点集V和边集E组成，点集V＝{1,...,n}代表智能体，边集代表智能体之间的信息交互。

进一步的技术方案，基于奇异摄动方法来描述第i个智能体的两时间尺度动态，目标是让不同智能体上不同时间尺度的变量逐步趋于相同。

进一步的技术方案，小参数ε是奇异摄动系统的典型特征，令ε为0进行系统退化。

进一步的技术方案，基于独立的慢时间尺度动态获得同步慢时间尺度的控制器。