智能电网中基于一致性的分布式经济调度控制方法

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随着可再生能源的不断开发和利用,以及智能电网技术的逐渐成熟,越来越多的分布式能源接入智能电网中。分布式的经济调度问题(Economic Dispatch Problem,EDP)是智能电网中的基本能源管理问题,它通过调度各个分布式能源发电机的输出功率,在满足机组的约束条件下,以最小的运行成本来满足负载需求。由于能够满足智能电网的可伸缩性和互操作性要求,并且对于单点故障的容错性更强,基于多智能体一致性的分布式的经济调度算法受到研究人员的广泛关注。然而,目前基于多智能体一致性的经济调度算法还有如下问题亟待解决:(1)同步通信在大规模的电力系统中难以实现,且容易增加信息拥堵、丢包和网络攻击的影响;(2)现有的算法大都假设智能电网的通信网络不受丢包和攻击的影响;(3)分布式的经济调度算法中的定向传输带来了严重的隐私泄露问题。针对上述问题本文研究了在多智能体系统一致性分布式控制框架下,智能电网中的经济调度控制方法,主要内容如下:1.针对智能电网中难以同步通信的问题,给出了一种基于异步广播gossip的经济调度算法。通过将智能电网中每台发电机的增量成本作为一致性变量来求解EDP。为了满足供需平衡,需要将需求功率与发电机的输出功率之间的失配值作为反馈变量反馈至一致性的迭代计算中。与现有研究不同,该算法不需要全局时间同步,也不需要设计本地网络拓扑协议来实现最优调度。利用矩阵摄动理论证明了算法的收敛性,并通过仿真验证了算法的有效性。2.给出了基于推和协议的分布式gossip一致性经济调度算法,用于解决具有随机丢包通信网络上的经济调度问题。通过在拓扑图中添加虚拟多智能体收集丢包信息的方式,所给出的经济调度算法能够得到经济最优的结果。通过建立经济调度算法中一致性误差之间的关系,求出使算法收敛的控制增益范围。最后,通过仿真算例验证了算法的有效性。3.给出了一种基于隐私保护的智能电网中的一致性经济调度控制算法,该算法基于gossip思想实现,通过将隐私嵌入在gossip协议的交互节点之间的随机耦合权重中来实现隐私保护性。分析并证明了提出的算法可以保证一致性达到准确值而不会出现任何错误。此外,通过对链路传输中的信息进行同态加密,所提出的算法还可以提供安全性,以防止外部窃听者窃听并攻击通信链路的信息。最后,提供了几个例子来验证该算法的有效性。
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