自治微电网多模态协调切换混杂控制研究

针对微电网多模态和显著混杂特性，利用混杂系统理论探索微电网多模态协调切换混杂控制方法。该研究首先建立微电网混杂模型，并以MAS结构形式构建三级混杂控制系统，建立起微电网的连续动态行为、离散事件切换行为和能量优化之间的协调配合关系，有效地解决脱网自治运行下微电网动态稳定性、安全性和低碳经济性等协调控制问题。一级Agent基于本地信息构建各元件单元就地连续控制，负责调节单元系统多模态切换下的动态稳定性能；二级Agent基于局部实时动态信息利用信息融合技术在线构建离散事件切换控制，以实现大扰动下微电网运行模态的柔性重组和动态切换，保障其安全性；三级Agent基于全局实时动态信息在线构建能量优化控制，以实现多模态切换下低碳经济性能的最优化。该研究为保证微电网在复杂行为下具有动态稳定性、安全性和经济性等综合优化性能探索出一种具有创新性的多模态协调切换混杂控制方法。

目前全球气候、环境、能源问题日趋严峻，电力作为现代社会依赖的最主要能源形式，在节能减排和能源可持续利用中扮演重要角色。采用分布式发电技术，充分利用清洁、可再生能源，是电力行业实现低碳经济的主要手段。为了有效解决可再生能源发电大规模并网状态下所引发的诸多问题，充分发挥其潜能，在分布式发电技术领域产生了微电网的概念。微电网作为自治系统，要求具备并网和脱网两种运行模式。尤其在脱网状态下，一方面微电网需要具备足够的调控能力来独立维护系统的电压和频率，跟随终端负荷的不断变化，满足负荷多能源形式需求；而另一方面，微电网中有相当数量可再生能源的发电具有随机性，而且大多数分布式发电装置缺少足够的阻尼和惯性，负荷跟随能力差，导致自治微电网的安全稳定性缺乏保障。上述矛盾需要依托微电网控制技术加以解决，脱网自治微电网控制技术是微电网运行的一项关键性技术。本项目针对微电网多模态和显著混杂特性，利用混杂系统理论探索微电网多模态协调切换混杂控制方法。该研究首先建立表述微电网混杂行为的混杂模型，通过构建三级Agent混杂控制系统，建立起连续动态行为、离散事件切换行为和能量优化之间的协调配合关系，以解决脱网自治运行下微电网动态稳定性能、大扰动下安全性、经济性和环保性等多目标控制问题。一级Agent基于本地信息设计各元件单元就地连续动态控制策略，负责调节单元系统多模态切换下的动态稳定性能；二级Agent基于实时动态信息利用信息融合技术，构建离散事件触发下的协调切换控制策略，以实现大扰动下微电网运行模态的柔性重组和动态切换，保障微电网的安全性；三级Agent基于全局实时动态信息在线构建能量优化管理策略，以实现多模态切换下的经济环保性能最优化。该研究为确保微电网在复杂的混杂行为下具有动态性能、安全性和经济性等多目标自趋优探索出一种具有创新性的多模态协调切换控制方法和有效技术实现途径。