一种基于多代理机制的柔性负荷管理方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于多代理机制的柔性负荷管理方法和系统，包括配电网节点代理、配电网清算代理、负荷聚合商、用户代理、本地管理代理、负荷控制器代理，各代理之间采取请求/应答或发布/订阅通讯机制。配电节点代理基于配电网各节点供电能力和供电成本，制定并发布日节点电价；负荷聚合商代理对各节点柔性负荷功率进行协调管理；用户代理对柔性负荷的响应进行决策；本地管理代理对柔性负荷的调节范围进行实时约束；负荷控制器代理对柔性负荷的功率进行控制；配电网清算代理与负荷聚合商代理、用户代理进行日费用清算。各代理之间协调工作，保证多方利益。本发明专利技术适应柔性负荷应用需求，适用于配电网对多类型、分散柔性负荷的管理。

A Flexible Load Management Method and System Based on Multi-Agent Mechanism

The present invention relates to a flexible load management method and system based on multi-agent mechanism, which includes distribution network node agent, distribution network clearing agent, load aggregator, user agent, local management agent and load controller agent. Request/reply or publish/subscribe communication mechanism is adopted among agents. Distribution node agent formulates and publishes daily node price based on the power supply capacity and power supply cost of each node in distribution network; load aggregator agent coordinates the management of flexible load power of each node; user agent makes decision on the response of flexible load; local management agent restricts the adjusting range of flexible load in real time; load controller agent controls the power of flexible load. Control; Distribution network clearing agent, load aggregator agent and user agent carry out daily cost clearing. Coordination among agents to ensure multi-party interests. The invention adapts to the application requirements of flexible loads and is suitable for the management of multi-type and decentralized flexible loads in distribution networks.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多代理机制的柔性负荷管理方法和系统
本专利技术属于智能用电和需求侧管理领域，特别是涉及一种基于多代理机制的柔性负荷管理方法和系统。
技术介绍
作为可调度资源，柔性负荷将在以开放互动为主要特征的智能配电系统构建中发挥重要作用。一切具有柔性调节特性的负荷都可以灵活参与到配电网的运行中，包括电动汽车、温控负荷、一些工业生产过程、储能等。利用负荷的柔性调节能力,使负荷可以随发电出力的大小进行智能调节,以适应配电网中高渗透的分布式电源以及满足配电网运行指标要求。但与此同时，柔性负荷由于受用户用电行为的影响，负荷内部自主变化的主观性较强，且会受外部环境及激励机制等因素影响，响应行为具有一定的无序性。因此，柔性负荷参与到电网互动中后，将给电网的运行带来更多不确定性。可以预见，随着柔性负荷接入规模的不断提升，配电网的运行控制与规划建设将面临新的形势与挑战。一方面，新型柔性负荷具有发电和(或)储能的特性，能够与电网进行功率与能量的双向交互，可以参与电网调控，借助智能用电双向互动运行模式及支撑技术，动态整合用户侧资源是智能配电网环境下提高可再生能源消纳能力的有效途径。另一方面，柔性负荷的有序调度或优化布点，可以具有显著的“削峰填谷”作用，通过平滑负荷曲线，在消除“重、过载”问题、降低网络损耗等方面达到良好效果。目前，对于小容量的柔性负荷(如空调、电动汽车)，通常采用价格引导或激励方式，控制效果有限；而对于大容量可中断或可削减负荷，通常采用直接控制方式，难以进行用户互动，对用户用电满意度造成影响。柔性负荷分布分散，数量众多、类型多样、特性差异大，同时柔性负荷参与配电网管理涉及负荷、用户、售电企业、电网等多方参与者，需要各方协调配合，采用集中控制方式或引导机制对电网的信息采集、运行决策造成困难。
技术实现思路
针对上述柔性负荷应用需求问题，本专利技术的目的是提供一种基于多代理机制的柔性负荷管理方法和系统，使柔性负荷在各方参与下，实现负荷与电网的协调运行。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种基于多代理机制的柔性负荷管理方法，其包括以下步骤：1)根据配电网各节点柔性负荷的历史数据以及各柔性负荷当日各时段的功率预测结果，制定配电网各节点的日节点电价；2)根据确定的配电网各节点的日节点电价，制定当日各节点柔性负荷的日前功率调整计划并进行优化，根据优化后的日前功率调整计划分时段对各节点柔性负荷进行功率调整，并对功率调整后各节点柔性负荷当日各时段的实际功率进行采集；3)当日各时段结束后，根据配电网各节点的日节点电价以及步骤2)中确定的各柔性负荷当日各时段的实际功率进行日电费结算。进一步地，所述步骤1)中，根据配电网各节点柔性负荷的历史数据以及各柔性负荷当日各时段的功率预测结果，制定配电网各柔性负荷的日节点电价的方法，包括以下步骤：1.1)配电网节点代理依据采集的配电网各节点柔性负荷的历史数据以及各负荷聚合商代理对其所管辖柔性负荷当日各时段的功率预测数据，对配电网各节点柔性负荷的日最大负荷功率进行预测：Pfi,i＝1,...,n，式中，Pfi为配电网在i节点的日最大负荷功率预测值，n为配电网中受调控的节点数；1.2)计算配电网各节点因负荷增长而引起的配电网总运行成本和投资成本的变化情况，计算公式为：式中，△Pfi＝max(0,Pfi-Pi0)，Pi0为配电网i节点的设计负荷功率，a0i、a1i、a2i为i节点运行成本系数，bi为i节点的投资成本折算系数，k为i节点上的柔性负荷设备序号；1.3)根据得到的配电网总运行成本和投资成本的变化以及配电网最大负荷的变化，计算得到配电网各节点的日节点电价：式中，δ为日折算系数；1.4)将得到的配电网各节点的日节点电价发布至各负荷聚合商代理和用户代理。进一步地，所述步骤2)中，根据确定的配电网各节点的日节点电价，制定当日各节点负荷的日前功率调整计划并进行优化，根据优化后的日前功率调整计划分时段对各节点负荷进行功率调整，并对功率调整后各节点柔性负荷当日各时段的实际功率进行采集的方法，包括以下步骤：2.1)各负荷聚合商代理根据接收到的日节点电价以及所管辖柔性负荷的历史数据，制定所管辖范围内各柔性负荷的日前功率调整计划，并将当前时段的功率调整建议发送至各负荷控制器代理，然后根据各负荷控制器代理的应答结果以及采集的各柔性负荷当前时段的实际功率对功率调整建议进行调整后再次发送至各负荷控制器代理；2.2)各负荷控制器代理根据各负荷聚合商代理下发的功率调整建议发送功率调整请求到相应用户代理，相应用户代理对功率调整请求进行决策，并将决策结果发布到相应的负荷控制器代理，各负荷控制器代理根据用户代理发布的决策结果，发送应答信号到相应负荷聚合商代理；2.3)各本地管理代理根据各柔性负荷所在本地能量管理系统的运行状态对各负荷控制器代理的功率调整范围进行实时约束，并将功率调整约束范围下发给相应负荷控制器代理；2.4)各负荷控制器代理参考本地管理代理下发的功率调整约束范围，按照负荷聚合商代理下发的最终功率调整建议对各柔性负荷的功率进行调整，并对功率调整后各节点柔性负荷的实际功率进行采集。进一步地，所述步骤2.1)中，各负荷聚合商代理根据接收到的日节点电价以及所管辖柔性负荷的历史数据，制定所管辖范围内各柔性负荷的日前功率调整计划，并将当前时段的功率调整建议发送至各负荷控制器代理，然后根据各负荷控制器代理的应答结果以及采集的各柔性负荷当前时段的实际功率对功率调整建议进行调整后再次发送至各负荷控制器代理的方法，包括以下步骤：2.1.1)从各负荷控制器代理获取各柔性负荷的日前功率调整范围；2.1.2)根据所管辖各柔性负荷的历史数据和日前功率调整范围，对所管辖柔性负荷的功率进行日前预测，得到各柔性负荷功率的日前预测结果{Pcfi,1,Pcfi,2,...Pcfi,t...Pcfi,N}，其中，Pcfi,t为各负荷聚合商代理所管辖i节点t时段柔性负荷总功率的日前预测值，并发布给相应配电网节点代理；2.1.3)按照所涉及配电网节点的各节点费用最低为协调目标，针对各柔性负荷制定柔性负荷的日前功率调整计划；其中，建立的目标函数为：式中，为该负荷聚合商代理在i节点所管辖柔性负荷的日最大负荷值，为第k个负荷在t时段的计划功率，N为日总时段数，m为负荷聚合商在i节点所管辖柔性负荷的数量；各柔性负荷的功率调整需满足的功率调节约束范围：式中，为第k个负荷在t时段的功率下限，为第k个负荷在t时段的功率上限；负荷聚合商代理根据上述目标函数和功率调整约束范围，计算得到各柔性负荷的日前功率调整计划为：2.1.4)在当前时段初始时，各负荷聚合商代理根据柔性负荷日前调整计划将各柔性负荷的第1次功率调整建议发送至各负荷控制器代理；2.1.5)根据各负荷控制器代理的第1次应答结果，得到第2次功率调整建议并发送到各负荷控制器代理；其中，目标函数同样以配电网各节点的总节点电费为最低建立：目标函数为：式中，式中，为各负荷控制器代理所采集的各柔性负荷的实际功率，k＝1...m；2.1.6)根据各负荷控制器代理的第2次应答结果，对当日剩余时段的负荷日前调整计划进行滚动调整。进一步地，所述步骤2.1.6)中，根据各负荷控制器代理的第2次应答结果，对当日剩余时段的负荷日本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多代理机制的柔性负荷管理方法，其特征在于包括以下步骤：1)根据配电网各节点柔性负荷的历史数据以及各柔性负荷当日各时段的功率预测结果，制定配电网各节点的日节点电价；2)根据确定的配电网各节点的日节点电价，制定当日各节点柔性负荷的日前功率调整计划并进行优化，根据优化后的日前功率调整计划分时段对各节点柔性负荷进行功率调整，并对功率调整后各节点柔性负荷当日各时段的实际功率进行采集；3)当日各时段结束后，根据配电网的日节点电价以及步骤2)中确定的各柔性负荷当日各时段的实际功率进行日电费结算。

【技术特征摘要】
1.一种基于多代理机制的柔性负荷管理方法，其特征在于包括以下步骤：1)根据配电网各节点柔性负荷的历史数据以及各柔性负荷当日各时段的功率预测结果，制定配电网各节点的日节点电价；2)根据确定的配电网各节点的日节点电价，制定当日各节点柔性负荷的日前功率调整计划并进行优化，根据优化后的日前功率调整计划分时段对各节点柔性负荷进行功率调整，并对功率调整后各节点柔性负荷当日各时段的实际功率进行采集；3)当日各时段结束后，根据配电网的日节点电价以及步骤2)中确定的各柔性负荷当日各时段的实际功率进行日电费结算。2.如权利要求1所述的一种基于多代理机制的柔性负荷管理方法，其特征在于：所述步骤1)中，根据配电网各节点柔性负荷的历史数据以及各柔性负荷当日各时段的功率预测结果，制定配电网各柔性负荷的日节点电价的方法，包括以下步骤：1.1)配电网节点代理依据采集的配电网各节点柔性负荷的历史数据以及各负荷聚合商代理对其所管辖柔性负荷当日各时段的功率预测数据，对配电网各节点柔性负荷的日最大负荷功率进行预测：Pfi,i＝1,...,n，式中，Pfi为配电网在i节点的日最大负荷功率预测值，n为配电网中受调控的节点数；1.2)计算配电网各节点因负荷增长而引起的配电网总运行成本和投资成本的变化情况，计算公式为：式中，△Pfi＝max(0,Pfi-Pi0)，Pi0为配电网i节点的设计负荷功率，a0i、a1i、a2i为i节点运行成本系数，bi为i节点的投资成本折算系数，k为i节点上的柔性负荷设备序号；1.3)根据得到的配电网总运行成本和投资成本的变化以及配电网最大负荷的变化，计算得到配电网各节点的日节点电价：式中，δ为日折算系数；1.4)将得到的配电网各节点的日节点电价发布至各负荷聚合商代理和用户代理。3.如权利要求1所述的一种基于多代理机制的柔性负荷管理方法，其特征在于：所述步骤2)中，根据确定的配电网各节点的日节点电价，制定当日各节点柔性负荷的日前功率调整计划并进行优化，根据优化后的日前功率调整计划分时段对各节点负荷进行功率调整，并对功率调整后各节点柔性负荷当日各时段的实际功率进行采集的方法，包括以下步骤：2.1)各负荷聚合商代理根据接收到的日节点电价以及所管辖柔性负荷的历史数据，制定所管辖范围内各柔性负荷的日前功率调整计划，并将当前时段的功率调整建议发送至各负荷控制器代理，然后根据各负荷控制器代理的应答结果以及采集的各柔性负荷当前时段的实际功率对功率调整建议进行调整后再次发送至各负荷控制器代理；2.2)各负荷控制器代理根据各负荷聚合商代理下发的功率调整建议发送功率调整请求到相应用户代理，相应用户代理对功率调整请求进行决策，并将决策结果发布到相应的负荷控制器代理，各负荷控制器代理根据用户代理发布的决策结果，发送应答信号到相应负荷聚合商代理；2.3)各本地管理代理根据各柔性负荷所在本地能量管理系统的运行状态对各负荷控制器代理的功率调整范围进行实时约束，并将功率调整约束范围下发给相应负荷控制器代理；2.4)各负荷控制器代理参考本地管理代理下发的功率调整约束范围，按照负荷聚合商代理下发的最终功率调整建议对各柔性负荷的功率进行调整，并对功率调整后各节点柔性负荷的实际功率进行采集。4.如权利要求3所述的一种基于多代理机制的柔性负荷管理方法，其特征在于：所述步骤2.1)中，各负荷聚合商代理根据接收到的日节点电价以及所管辖柔性负荷的历史数据，制定所管辖范围内各柔性负荷的日前功率调整计划，并将当前时段的功率调整建议发送至各负荷控制器代理，然后根据各负荷控制器代理的应答结果以及采集的各柔性负荷当前时段的实际功率对功率调整建议进行调整后再次发送至各负荷控制器代理的方法，包括以下步骤：2.1.1)从各负荷控制器代理获取各柔性负荷的日前功率调整范围；2.1.2)根据所管辖各柔性负荷的历史数据和日前功率调整范围，对所管辖柔性负荷的功率进行日前预测，得到各柔性负荷功率的日前预测结果{Pcfi,1,Pcfi,2,...Pcfi,t...Pcfi,N}，其中，Pcfi,t为各负荷聚合商代理所管辖i节点t时段柔性负荷总功率的日前预测值，并发布给相应配电网节点代理；2.1.3)按照所涉及配电网节点的各节点费用最低为协调目标，针对各柔性负荷制定柔性负荷的日前功率调整计划；其中，建立的目标函数为：式中，为该负荷聚合商代理在i节点所管辖柔性负荷的日最大负荷值，为第k个负荷在t时段的计划功率，N为日总时段数，m为负荷聚合商在i节点所管辖柔性负荷的数量；各柔性负荷的功率调整需满足的功率调节约束范围：式中，为第k个负荷在t时段的功率下限，为第k个负荷在t时段的功率上限；负荷聚合商代理根据上述目标函数和功率调整约束范围，计算得到各柔性负荷的日前功率调整计划为：2.1.4)在当前时段初始时，各负荷聚合商代理根据柔性负荷日前调整计划将各柔性负荷的第1次功率调整建议发送至各负荷控制器代理；2.1.5)根据各负荷控制器代理的第1次应答结果得到第2次功率调整建议并发送到各负荷控制器代理；其中，目标函数同样以配电网各节点的总节点电费为最低建立：目标函数为：式中，式中，为各负荷控制器代理所采集的各柔性负荷的实际功率，k...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敬如，杨卫红，程林，王旭阳，刘艳茹，刘思革，王云飞，侯佳，田立亭，冷正龙，张林垚，黄河，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网经济技术研究院有限公司，清华大学，国网福建省电力有限公司，国网福建省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11