一种基于多智能体的分布式发电系统的制作方法

本发明涉及一种分布式发电系统，特别涉及一种基于多智能体的分布式发电系统。

背景技术：
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随着经济发展，对电力的需求与日俱增。世界目前还是以集中发电、远距离输电以及大电网互联的电力系统作为发电、输电和配电的首要方式，但是其运行成本高、难度大，难以适应多样的电能需求。

利用分布式发电技术形成的微电网具有投资小、发电灵活、供电可靠且清洁环保等优势，得到了广泛关注和应用。但是分布式发电技术使用的绿色能源，如风电、光伏等对于环境要求高，发电具有间歇性、随机性等缺点，生成电流不稳定，如果直接应用会对负载线路上的电器造成损坏。发明专利CN201110326620.0公开了一种利用风能、光能互补并与市电综合利用的分布式微网系统，利用调度系统对微电网进行智能化管控，解决微电网生成电流不稳的缺点。但是该分布式微网系统智能化较低，无法合理预测负载所需电量，在发电条件恶劣时易造成分布系统的亏电状态，这时负载在高峰时段不得不与公共电网相连，增加了公共电网在高峰时段的供电压力，降低了分布式发电系统的作用。

技术实现要素：
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本发明是基于上述技术问题提出，在分布式发电系统中引入多智能体，通过在管理智能体中安装分析模块，对发电量和负载用电量的合理预测，保证微电网具有长期稳定的供电能力。通过对发电设备和储能装置智能化控制，利用储能装置配合发电设备产生的电流形成稳定电流输送给负载线路，解决了分布式发电技术形成的微电网所存在的电流不稳定缺点。

为解决上述技术问题，本发明采用方案如下：

一种基于多智能体的分布式发电系统，其特征在于，所述分布式发电系统包括控制系统和发电系统；所述控制系统包括主管理智能体、协调智能体、电路管理智能体、发电设备智能体；所述协调智能体与各智能体连接，进行数据传输；所述主管理智能体安装有分析模块，可对负载用电量和发电设备产电量进行数据收集，并提供合理预测；所述发电设备智能体与发电设备连接，对发电设备的运行环境进行监控，对发电设备的运行状态进行管控；所述发电系统包括发电设备、电源变换器、储能装置和开关；所述发电设备与电源变换器连接，将电流转换成符合储能装置输入规格的电流；所述电源变换器与储能装置相连；所述储能装置还与负载相连；所述发电设备通过电源变换器直接与负载相连。

进一步的，所述分布式发电系统还包括信息收集智能体，所述信息收集智能体与协调智能体连接，自动收集网络中公布的环境及负载用电信息。

进一步的，所述分布式发电系统的储能装置为蓄电池。

进一步的，所述分布式发电系统的储能装置为飞轮储能。

进一步的，所述分布式发电系统的发电设备包括风力发电机、光伏发电机、燃气轮机和燃料电池。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1.通过应用本发明的分布式发电系统，主管理系统对各参数进行分析，通过分析模块预测未来的发电、用电情况，合理应用不同的系统运作模式来减少负载对公共电网的依赖，即使发电机无法正常运作，也可以通过公共电网在用电低谷期对储能装置充电，由储能装置在用电高峰期对负载供电，以减少负载在用电高峰期对公共电网的需求。

2.通过应用本发明的分布式发电系统，达到对发电机环境、发电机功率、负载用电功率等参数进行实时监测采集，对发电机、储能装置和负载进行保护。

3.通过应用本发明的分布式发电系统，利用储能装置解决发电机产生电流存在间歇性、随机性的缺点，使负载可以得到稳定电流，避免了由于发电机电流不稳导致的负载上用电器受损。

附图说明：

图1.本发明的发电系统连接概念图；

图2.本发明实施例一的多智能体的分布式发电系统图；

图3.本发明主管理智能体结构图；

图4.本发明实施例二的多智能体的分布式发电系统图。

具体实施方式：

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明一种基于多智能体的分布式发电系统进行详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

图2为实施例一的多智能体分布式发电系统图，所述分布式发电系统的发电设备为风力发电机、光伏发电机和燃料电池发电机；所述风力发电机、燃料电池发电机分别通过AC/DC变换器与蓄电池相连，光伏发电机通过DC/DC变换器与蓄电池相连；所述蓄电池通过DC/AC变换器与负载线路连接；所述DC/AC变换器还通过逻辑开关与AC/DC变换器、DC/DC变换器相连；所述负载线路还与电网通过逻辑开关连接；所述分布式发电系统中还包括风力发电智能体、光伏发电智能体、燃料电池智能体、主管理智能体、协调智能体、电路管理智能体；所述风力发电智能体、光伏发电智能体和燃料电池智能体分别与风力发电机、光伏发电机和燃料电池发电机连接；所述协调智能体分别与风力发电智能体、光伏发电智能体、燃料电池智能体、主管理智能体和电路管理智能体相连；所述电路管理智能体与蓄电池、逻辑开关和负载线路连接。

在发电时，风力发电智能体、光伏发电智能体和燃料电池智能体分别对发电机工作所需的环境条件进行实时监测。当环境符合发电机工作条件时，由发电机智能体发送命令，启动发电机运作，当环境不适于发电机运作时，由发电机智能体发送命令，关闭发电机。发电机智能体记录发电机功率P_发电并通过协调智能体发送给主管理智能体。发电机产生电流通过AC/DC变换器变更为符合蓄电池输入电流要求的直流电，为蓄电池充电。蓄电池释放稳定直流电流，通过电源变换器变更为稳定的交流电供给负载。发电机所产生的电流也可以通过DC/AC变换器直接供给负载。电路管理智能体监控并记录蓄电池的蓄电功率P_蓄电、放电功率P_电池放电和负载线路用电功率P_负载，并对蓄电池和逻辑开关进行管控。

图3为主管理智能体的结构图，由数据接收统计模块接收数据信息，通过分析模块对数据信息进行总结处理，推测未来可能的发电功率P_发电和用电功率P_负载，主要采用分析方式如下：

采集本日用电功率P_负载1，与上周同一日的用电功率P_负载2比较，确定用电变化率X，X＝P_负载1/P_负载2。依照上周每日用电变化曲线，结合用电变化率X来推测明日用电功率P_负载。例如为推测本周四可能的用电功率P_周四，采集本周三用电功率P_周三，并与上周三用电功率P_上周三比较，确定用电变化率X，X＝P_周三/P_上周三，则初步确定本周四可能的用电功率P_周四初步＝X(P_上周四)。为确保能满足负载最大的用电需求，在已推测的用电功率基础上增加20％，确定本周四用电功率P_负载＝(1+20％)P_周四初步。

将推测的用电功率P_负载分为用电高峰时期的功率P_高峰负载和用电低谷时期的功率P_低谷负载。结合蓄电池的现有电量、蓄电功率P_蓄电和放电功率P_电池放电制定未来的系统运作模式并发送给知识库。决策模块结合知识库中的系统运作模式和数据接收统计模块发送的实时信息对分布式发电系统做出运行决策，通过执行命令模块经令牌管理器、成员管理器和协作器发送给各下行智能体。

主要的系统运作模式如下：

当预测的P_发电≥P_负载+P_蓄电时，确定系统运作模式为发电机在满足负载用电功率的基础上，对蓄电池进行充电，多余电量输送入电网。实际运行时由电路管理智能体控制蓄电池停止放电，闭合开关1和开关2。发电机产生的电流通过电源变换器直接给负载和蓄电池供电，多余电量通过开关2输送入电网。

当预测的P_负载≤P_发电＜P_负载+P_蓄电时，确定系统运作模式为发电机在满足负载用电功率的基础上，多余电量输送入蓄电池。实际运行时由电路管理智能体控制蓄电池停止放电，闭合开关1，断开开关2。发电机产生的电流通过电源变换器直接给负载供电，多余电量输送入蓄电池。

当预测的P_发电＜P_负载＜P_发电+P_电池放电时，确定系统运作模式为发电机为负载供电，蓄电池为负载补充供电。实际运行时由电路管理智能体控制蓄电池停止充电，配合发电机放电，闭合开关1，断开开关2。发电机产生的电流通过电源变换器直接给负载供电，蓄电池为负载补充供电。

当预测的P_发电+P_电池放电＜P_负载，且P_发电+P_电池放电＞P_高峰负载时，确定系统运作模式为用电低谷时期由公共电网对负载供电，发电机为蓄电池充电，在用电高峰期由发电机为负载供电，蓄电池为负载补充供电。实际运行时由电路管理智能体在用电低谷时期控制蓄电池停止放电，进行充电，闭合开关2，断开开关1。发电机产生的电流直接为蓄电池进行充电，而负载则由公共电网供电。电路管理智能体在用电高峰时期控制蓄电池停止充电，配合发电机放电，闭合开关1，断开开关2。发电机产生的电流通过电源变换器直接给负载供电，蓄电池为负载补充供电。

当预测的P_发电+P_电池放电＜P_负载，且P_发电+P_电池放电＜P_高峰负载时，确定系统运作模式为用电低谷时期由公共电网对负载和蓄电池供电，在满足负载用电需求的同时由公共电网和发电机对蓄电池进行充电，确保P_发电+P_电池放电≥P_高峰负载，从而在用电高峰期由发电机为负载供电，蓄电池为负载补充供电，减少负载在用电高峰期对公共电网的依赖。实际运行时由电路管理智能体在用电低谷时期控制蓄电池停止放电，进行充电，闭合开关1、开关2。发电机产生的电流直接为蓄电池进行充电，公共电网在为负载供电的同时通过AC/DC变换器为蓄电池充电。电路管理智能体在用电高峰时期控制蓄电池停止充电，配合发电机放电，闭合开关1，断开开关2。发电机产生的电流通过电源变换器直接给负载供电，蓄电池为负载补充供电。

本发明实施例通过应用基于多智能体的分布式发电系统，主管理系统对各参数进行分析，通过分析模块预测未来的发电、用电情况，合理应用不同的系统运作模式来减少负载对公共电网的依赖，即使发电机无法正常运作，也可以通过公共电网在用电低谷期对蓄电池充电，由蓄电池在用电高峰期对负载供电，以减少负载在用电高峰期对公共电网的需求。同时达到对发电机环境、发电机功率、负载用电功率等参数进行实时监测采集，并利用蓄电池稳定发电机产生电流，使负载可以得到稳定电流，避免了由于发电机电流不稳导致的负载上用电器受损。

实施例二：

图4为实施例二的多智能体的分布式发电系统图，所述分布式发电系统的发电设备为风力发电机、光伏发电机和燃料电池发电机；所述风力发电机、燃料电池发电机分别通过AC/AC变换器与飞轮储能相连，光伏发电机通过DC/AC变换器与飞轮储能相连；所述飞轮储能通过AC/AC变换器与负载线路连接；所述AC/AC变换器还通过逻辑开关与AC/AC变换器、DC/AC变换器相连；所述负载线路还与电网通过逻辑开关连接；所述分布式发电系统中还包括风力发电智能体、光伏发电智能体、燃料电池智能体、主管理智能体、协调智能体、电路管理智能体和信息收集智能体；所述风力发电智能体、光伏发电智能体和燃料电池智能体分别与风力发电机、光伏发电机和燃料电池发电机连接；所述协调智能体分别与风力发电智能体、光伏发电智能体、燃料电池智能体、主管理智能体、电路管理智能体和信息收集智能体相连；所述电路管理智能体与飞轮储能、逻辑开关和负载线路连接。

在发电时，风力发电智能体、光伏发电智能体和燃料电池智能体分别对发电机工作所需的环境条件进行实时监测。当环境符合发电机工作条件时，由发电机智能体发送命令，启动发电机运作，当环境不适于发电机运作时，由发电机智能体发送命令，关闭发电机。发电机智能体记录发电机功率P_发电并通过协调智能体发送给主管理智能体。发电机产生电流通过电源变换器变更为符合飞轮储能输入电流要求的直流电，为飞轮储能充电。飞轮储能释放稳定直流电流，通过AC/AC变换器变更为稳定的交流电供给负载。发电机所产生的电流也可以通过AC/AC变换器直接供给负载。电路管理智能体监控并记录飞轮储能的储能功率P_储能、放电功率P_电池放电和负载线路用电功率P_负载，并对飞轮储能和逻辑开关进行管控。

信息收集智能体收集发电机地区未来的光照、风力强度、燃料电池的燃料量和当地负载的历史用电量，通过协调智能体发送给主管理智能体，由分析模块推测未来可能的发电功率P_发电和用电功率P_负载，主要采用分析方式举例如下：

方式一：为推测本周四的用电功率P_周四，对信息收集智能体所采集到过往每周周四的用电功率进行统计，确定最高用电功率P_周四最高。为确保能满足负载最大的用电需求，在已确定的最高用电功率基础上增加20％，确定本周四用电功率P_负载＝(1+20％)P_周四最高。

方式二：为推测本周四的用电功率P_周四，对信息收集智能体所采集到过往每周用电功率变化曲线进行统计，计算周三至周四用电功率变化率X＝P_周四/P_周三，确定周三至周四用电功率最大变化率X_最大，结合周三用电功率P_本周三确定周四可能的最高用电功率P_周四最高＝X_最大P_本周三。为确保能满足负载最大的用电需求，在已确定的最高用电功率基础上增加20％，确定本周四用电功率P_负载＝(1+20％)X_最大P本周三。

通过上述分析方法推测用电功率P_负载，将用电功率P_负载分为用电高峰时期的功率P_高峰负载和用电低谷时期的功率P_低谷负载。结合飞轮储能的现有电量、储能功率P_储能和放电功率P_电池放电制定未来的系统运作模式。

主要的系统运作模式如下：

当预测的P_发电≥P_负载+P_储能时，确定系统运作模式为发电机在满足负载用电功率的基础上，对飞轮储能进行充电，多余电量输送入电网。实际运行时由电路管理智能体控制飞轮储能停止放电，闭合开关1和开关2。发电机产生的电流通过电源变换器直接给负载和飞轮储能供电，多余电量通过开关2输送入电网。

当预测的P_负载≤P_发电＜P_负载+P_储能时，确定系统运作模式为发电机在满足负载用电功率的基础上，多余电量输送入飞轮储能。实际运行时由电路管理智能体控制飞轮储能停止放电，闭合开关1，断开开关2。发电机产生的电流通过电源变换器直接给负载供电，多余电量输送入飞轮储能。

当预测的P_发电＜P_负载＜P_发电+P_电池放电时，确定系统运作模式为发电机为负载供电，飞轮储能为负载补充供电。实际运行时由电路管理智能体控制飞轮储能停止充电，配合发电机放电，闭合开关1，断开开关2。发电机产生的电流通过电源变换器直接给负载供电，飞轮储能为负载补充供电。

当预测的P_发电+P_电池放电＜P_负载，且P_发电+P_电池放电＞P_高峰负载时，确定系统运作模式为用电低谷时期由公共电网对负载供电，发电机为飞轮储能充电，在用电高峰期由发电机为负载供电，飞轮储能为负载补充供电。实际运行时由电路管理智能体在用电低谷时期控制飞轮储能停止放电，进行充电，闭合开关2，断开开关1。发电机产生的电流直接为飞轮储能进行充电，而负载则由公共电网供电。电路管理智能体在用电高峰时期控制飞轮储能停止充电，配合发电机放电，闭合开关1，断开开关2。发电机产生的电流通过电源变换器直接给负载供电，飞轮储能为负载补充供电。

当预测的P_发电+P_电池放电＜P_负载，且P_发电+P_电池放电＜P_高峰负载时，确定系统运作模式为用电低谷时期由公共电网对负载和飞轮储能供电，在满足负载用电需求的同时由公共电网和发电机对飞轮储能进行充电，确保P_发电+P_电池放电≥P_高峰负载，从而在用电高峰期由发电机为负载供电，飞轮储能为负载补充供电，减少负载在用电高峰期对公共电网的依赖。实际运行时由电路管理智能体在用电低谷时期控制飞轮储能停止放电，进行充电，闭合开关1、开关2。发电机产生的电流直接为飞轮储能进行充电，公共电网在为负载供电的同时通过AC/AC变换器为飞轮储能充电。电路管理智能体在用电高峰时期控制飞轮储能停止充电，配合发电机放电，闭合开关1，断开开关2。发电机产生的电流通过电源变换器直接给负载供电，飞轮储能为负载补充供电。

本发明实施例通过在控制系统中安装信息收集智能体，对发电机地区未来的光照、风力强度、燃料电池的燃料量和当地负载的历史用电量数据采集，使主管理智能体可以有更多的数据进行经验总结，准确预测未来的发电功率P_发电和用电功率P_负载，使分布式发电系统可以应用更合适系统运作模式，对电能合理分配，达到资源的最大化利用。实施例中应用飞轮储能，提高储能单元的寿命和储能密度，由于其环境危害小，特别适合安装在居民区附近，近距离为负载供电。

本发明未详细阐述部分为本领域里的公知常识。