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多Agent系统赋能微网协调控制：理论、方法与实践

一、引言

1.1研究背景与意义

1.1.1研究背景

随着全球能源需求的持续增长以及对环境保护的日益重视，分布式发电（DistributedGeneration,DG）技术作为一种高效、清洁的能源利用方式，近年来得到了广泛的应用和迅猛的发展。国际能源署（IEA）的数据显示，过去十年间，全球分布式发电装机容量以每年超过15%的速度增长，众多国家纷纷制定相关政策推动其发展，如欧盟提出到2030年分布式可再生能源发电占总发电量的比例达到32%以上。在我国，分布式光伏发电同样发展迅速，截至2024年底，分布式光伏累计装机达3.7亿千瓦，占全部光伏装机的42%，发电量占比超四成，成为能源转型的重要力量。

分布式发电是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的发电机组，以满足特定用户的需求、支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。常见的分布式电源包括太阳能光伏发电、风力发电、生物质能发电、小型水电等。这些分布式电源具有诸多优点，例如太阳能光伏发电利用太阳能转化为电能，具有清洁无污染、可再生的特点，能有效减少对传统化石能源的依赖，降低碳排放；风力发电则借助风力驱动风机发电，其能源来源广泛，且在适宜的地区具有较高的发电效率。

然而，分布式发电在接入传统电力系统时也带来了一系列问题。由于分布式电源的输出功率受自然条件（如光照、风力等）影响较大，具有明显的随机性和间歇性，这使得电力系统的发电功率难以准确预测和稳定控制。当大量分布式电源接入电网时，会导致电网潮流分布发生变化，甚至出现潮流双向流动的情况，这对传统电网的电压调节和无功补偿提出了严峻挑战，可能引发电压波动、谐波污染等电能质量问题，威胁电网的安全稳定运行。此外，分布式发电的分散性和多样性也使得传统的集中式电力系统控制方法难以有效应对，无法实现对分布式电源的灵活、高效管理。

为了解决分布式发电接入带来的问题，微网（Microgrid）应运而生。微网是一种采用系统化方法，将密切相关的分布式电源、负荷、储能装置及控制装置集成为一个整体，形成的单一可控的独立系统。它能够在并网模式下与大电网协同运行，也能在孤岛模式下独立运行，为本地负荷提供可靠的电力供应。微网的出现，有效整合了分布式发电资源，提高了能源利用效率，增强了电力系统的可靠性和灵活性。通过在微网中配置储能装置，可以在分布式电源发电过剩时储存多余的电能，在发电不足或负荷需求高峰时释放电能，起到平抑功率波动、稳定电压的作用。同时，微网还可以根据实际情况灵活调整运行模式，实现对分布式电源和负荷的优化调度，降低对大电网的依赖，提高电力供应的稳定性和可靠性。

但微网由于发电单元出力动态不确定性大及系统惯性较小，其运行可靠性面临更高的风险，需要更为积极的能量管理系统的支持。传统能量管理系统的中央集中式控制由于其自身的架构的封闭性及控制方法固定的特性，不适合直接用于微网系统的能量控制与管理。多Agent系统（Multi-AgentSystem，MAS）作为人工智能领域的重要研究成果，为微网的协调控制提供了新的思路和方法。多Agent系统由多个自主的智能体组成，每个智能体能够根据自身的目标和规则进行自主决策，同时也能够与其他智能体进行信息交互和协同行动。将多Agent系统应用于微网协调控制，能够充分发挥各智能体的自主性和灵活性，实现对微网中分布式电源、储能装置和负荷的分布式、智能化管理，有效提高微网的运行效率和可靠性。

1.1.2研究意义

多Agent系统在微网协调控制中的应用具有重要的技术、经济和环境意义。

从技术层面来看，多Agent系统能够适应微网的分布式特性，实现对分布式电源、储能装置和负荷的灵活控制和优化调度。通过各Agent之间的信息交互和协同工作，可以实时跟踪分布式电源的输出变化和负荷需求的波动，及时调整微网的运行状态，确保微网在不同工况下都能稳定运行。多Agent系统还能够提高微网的故障诊断和自愈能力，当微网中某个组件发生故障时，相关Agent能够迅速检测到故障并采取相应的措施，如隔离故障组件、调整功率分配等，保障微网的正常运行，提高电力系统的可靠性和稳定性。

在经济方面，基于多Agent系统的微网协调控制可以实现微网的经济运行。通过优化调度分布式电源和储能装置，能够充分利用可再生能源，减少对传统能源的消耗，降低发电成本。多Agent系统还可以根据实时电价和负荷需求，合理安排微网的运行方式，参与电力市场交易，为微网运营商和用户带来经济效益。在负荷低谷期，微网可以将多余的电能出售给大电网，获取收益；在负荷高峰期，从大电网购电，满足自身需求，从而实现资源的优化配置，提高能源利用效率，降低用户的