本發(fā)明涉及一種分布式發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種基于多智能體的分布式發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
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隨著經(jīng)濟發(fā)展，對電力的需求與日俱增。世界目前還是以集中發(fā)電、遠距離輸電以及大電網(wǎng)互聯(lián)的電力系統(tǒng)作為發(fā)電、輸電和配電的首要方式，但是其運行成本高、難度大，難以適應(yīng)多樣的電能需求。

利用分布式發(fā)電技術(shù)形成的微電網(wǎng)具有投資小、發(fā)電靈活、供電可靠且清潔環(huán)保等優(yōu)勢，得到了廣泛關(guān)注和應(yīng)用。但是分布式發(fā)電技術(shù)使用的綠色能源，如風(fēng)電、光伏等對于環(huán)境要求高，發(fā)電具有間歇性、隨機性等缺點，生成電流不穩(wěn)定，如果直接應(yīng)用會對負載線路上的電器造成損壞。發(fā)明專利CN201110326620.0公開了一種利用風(fēng)能、光能互補并與市電綜合利用的分布式微網(wǎng)系統(tǒng)，利用調(diào)度系統(tǒng)對微電網(wǎng)進行智能化管控，解決微電網(wǎng)生成電流不穩(wěn)的缺點。但是該分布式微網(wǎng)系統(tǒng)智能化較低，無法合理預(yù)測負載所需電量，在發(fā)電條件惡劣時易造成分布系統(tǒng)的虧電狀態(tài)，這時負載在高峰時段不得不與公共電網(wǎng)相連，增加了公共電網(wǎng)在高峰時段的供電壓力，降低了分布式發(fā)電系統(tǒng)的作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明是基于上述技術(shù)問題提出，在分布式發(fā)電系統(tǒng)中引入多智能體，通過在管理智能體中安裝分析模塊，對發(fā)電量和負載用電量的合理預(yù)測，保證微電網(wǎng)具有長期穩(wěn)定的供電能力。通過對發(fā)電設(shè)備和儲能裝置智能化控制，利用儲能裝置配合發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的電流形成穩(wěn)定電流輸送給負載線路，解決了分布式發(fā)電技術(shù)形成的微電網(wǎng)所存在的電流不穩(wěn)定缺點。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用方案如下：

一種基于多智能體的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述分布式發(fā)電系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括主管理智能體、協(xié)調(diào)智能體、電路管理智能體、發(fā)電設(shè)備智能體；所述協(xié)調(diào)智能體與各智能體連接，進行數(shù)據(jù)傳輸；所述主管理智能體安裝有分析模塊，可對負載用電量和發(fā)電設(shè)備產(chǎn)電量進行數(shù)據(jù)收集，并提供合理預(yù)測；所述發(fā)電設(shè)備智能體與發(fā)電設(shè)備連接，對發(fā)電設(shè)備的運行環(huán)境進行監(jiān)控，對發(fā)電設(shè)備的運行狀態(tài)進行管控；所述發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電設(shè)備、電源變換器、儲能裝置和開關(guān)；所述發(fā)電設(shè)備與電源變換器連接，將電流轉(zhuǎn)換成符合儲能裝置輸入規(guī)格的電流；所述電源變換器與儲能裝置相連；所述儲能裝置還與負載相連；所述發(fā)電設(shè)備通過電源變換器直接與負載相連。

進一步的，所述分布式發(fā)電系統(tǒng)還包括信息收集智能體，所述信息收集智能體與協(xié)調(diào)智能體連接，自動收集網(wǎng)絡(luò)中公布的環(huán)境及負載用電信息。

進一步的，所述分布式發(fā)電系統(tǒng)的儲能裝置為蓄電池。

進一步的，所述分布式發(fā)電系統(tǒng)的儲能裝置為飛輪儲能。

進一步的，所述分布式發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備包括風(fēng)力發(fā)電機、光伏發(fā)電機、燃氣輪機和燃料電池。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

1.通過應(yīng)用本發(fā)明的分布式發(fā)電系統(tǒng)，主管理系統(tǒng)對各參數(shù)進行分析，通過分析模塊預(yù)測未來的發(fā)電、用電情況，合理應(yīng)用不同的系統(tǒng)運作模式來減少負載對公共電網(wǎng)的依賴，即使發(fā)電機無法正常運作，也可以通過公共電網(wǎng)在用電低谷期對儲能裝置充電，由儲能裝置在用電高峰期對負載供電，以減少負載在用電高峰期對公共電網(wǎng)的需求。

2.通過應(yīng)用本發(fā)明的分布式發(fā)電系統(tǒng)，達到對發(fā)電機環(huán)境、發(fā)電機功率、負載用電功率等參數(shù)進行實時監(jiān)測采集，對發(fā)電機、儲能裝置和負載進行保護。

3.通過應(yīng)用本發(fā)明的分布式發(fā)電系統(tǒng)，利用儲能裝置解決發(fā)電機產(chǎn)生電流存在間歇性、隨機性的缺點，使負載可以得到穩(wěn)定電流，避免了由于發(fā)電機電流不穩(wěn)導(dǎo)致的負載上用電器受損。

附圖說明：

圖1.本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)連接概念圖；

圖2.本發(fā)明實施例一的多智能體的分布式發(fā)電系統(tǒng)圖；

圖3.本發(fā)明主管理智能體結(jié)構(gòu)圖；

圖4.本發(fā)明實施例二的多智能體的分布式發(fā)電系統(tǒng)圖。

具體實施方式：

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實施例，對本發(fā)明一種基于多智能體的分布式發(fā)電系統(tǒng)進行詳細說明。此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例一：

圖2為實施例一的多智能體分布式發(fā)電系統(tǒng)圖，所述分布式發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備為風(fēng)力發(fā)電機、光伏發(fā)電機和燃料電池發(fā)電機；所述風(fēng)力發(fā)電機、燃料電池發(fā)電機分別通過AC/DC變換器與蓄電池相連，光伏發(fā)電機通過DC/DC變換器與蓄電池相連；所述蓄電池通過DC/AC變換器與負載線路連接；所述DC/AC變換器還通過邏輯開關(guān)與AC/DC變換器、DC/DC變換器相連；所述負載線路還與電網(wǎng)通過邏輯開關(guān)連接；所述分布式發(fā)電系統(tǒng)中還包括風(fēng)力發(fā)電智能體、光伏發(fā)電智能體、燃料電池智能體、主管理智能體、協(xié)調(diào)智能體、電路管理智能體；所述風(fēng)力發(fā)電智能體、光伏發(fā)電智能體和燃料電池智能體分別與風(fēng)力發(fā)電機、光伏發(fā)電機和燃料電池發(fā)電機連接；所述協(xié)調(diào)智能體分別與風(fēng)力發(fā)電智能體、光伏發(fā)電智能體、燃料電池智能體、主管理智能體和電路管理智能體相連；所述電路管理智能體與蓄電池、邏輯開關(guān)和負載線路連接。

在發(fā)電時，風(fēng)力發(fā)電智能體、光伏發(fā)電智能體和燃料電池智能體分別對發(fā)電機工作所需的環(huán)境條件進行實時監(jiān)測。當(dāng)環(huán)境符合發(fā)電機工作條件時，由發(fā)電機智能體發(fā)送命令，啟動發(fā)電機運作，當(dāng)環(huán)境不適于發(fā)電機運作時，由發(fā)電機智能體發(fā)送命令，關(guān)閉發(fā)電機。發(fā)電機智能體記錄發(fā)電機功率P_發(fā)電并通過協(xié)調(diào)智能體發(fā)送給主管理智能體。發(fā)電機產(chǎn)生電流通過AC/DC變換器變更為符合蓄電池輸入電流要求的直流電，為蓄電池充電。蓄電池釋放穩(wěn)定直流電流，通過電源變換器變更為穩(wěn)定的交流電供給負載。發(fā)電機所產(chǎn)生的電流也可以通過DC/AC變換器直接供給負載。電路管理智能體監(jiān)控并記錄蓄電池的蓄電功率P_蓄電、放電功率P_電池放電和負載線路用電功率P_負載，并對蓄電池和邏輯開關(guān)進行管控。

圖3為主管理智能體的結(jié)構(gòu)圖，由數(shù)據(jù)接收統(tǒng)計模塊接收數(shù)據(jù)信息，通過分析模塊對數(shù)據(jù)信息進行總結(jié)處理，推測未來可能的發(fā)電功率P_發(fā)電和用電功率P_負載，主要采用分析方式如下：

采集本日用電功率P_負載1，與上周同一日的用電功率P_負載2比較，確定用電變化率X，X＝P_負載1/P_負載2。依照上周每日用電變化曲線，結(jié)合用電變化率X來推測明日用電功率P_負載。例如為推測本周四可能的用電功率P_周四，采集本周三用電功率P_周三，并與上周三用電功率P_上周三比較，確定用電變化率X，X＝P_周三/P_上周三，則初步確定本周四可能的用電功率P_周四初步＝X(P_上周四)。為確保能滿足負載最大的用電需求，在已推測的用電功率基礎(chǔ)上增加20％，確定本周四用電功率P_負載＝(1+20％)P_周四初步。

將推測的用電功率P_負載分為用電高峰時期的功率P_高峰負載和用電低谷時期的功率P_低谷負載。結(jié)合蓄電池的現(xiàn)有電量、蓄電功率P_蓄電和放電功率P_電池放電制定未來的系統(tǒng)運作模式并發(fā)送給知識庫。決策模塊結(jié)合知識庫中的系統(tǒng)運作模式和數(shù)據(jù)接收統(tǒng)計模塊發(fā)送的實時信息對分布式發(fā)電系統(tǒng)做出運行決策，通過執(zhí)行命令模塊經(jīng)令牌管理器、成員管理器和協(xié)作器發(fā)送給各下行智能體。

主要的系統(tǒng)運作模式如下：

當(dāng)預(yù)測的P_發(fā)電≥P_負載+P_蓄電時，確定系統(tǒng)運作模式為發(fā)電機在滿足負載用電功率的基礎(chǔ)上，對蓄電池進行充電，多余電量輸送入電網(wǎng)。實際運行時由電路管理智能體控制蓄電池停止放電，閉合開關(guān)1和開關(guān)2。發(fā)電機產(chǎn)生的電流通過電源變換器直接給負載和蓄電池供電，多余電量通過開關(guān)2輸送入電網(wǎng)。

當(dāng)預(yù)測的P_負載≤P_發(fā)電＜P_負載+P_蓄電時，確定系統(tǒng)運作模式為發(fā)電機在滿足負載用電功率的基礎(chǔ)上，多余電量輸送入蓄電池。實際運行時由電路管理智能體控制蓄電池停止放電，閉合開關(guān)1，斷開開關(guān)2。發(fā)電機產(chǎn)生的電流通過電源變換器直接給負載供電，多余電量輸送入蓄電池。

當(dāng)預(yù)測的P_發(fā)電＜P_負載＜P_發(fā)電+P_電池放電時，確定系統(tǒng)運作模式為發(fā)電機為負載供電，蓄電池為負載補充供電。實際運行時由電路管理智能體控制蓄電池停止充電，配合發(fā)電機放電，閉合開關(guān)1，斷開開關(guān)2。發(fā)電機產(chǎn)生的電流通過電源變換器直接給負載供電，蓄電池為負載補充供電。

當(dāng)預(yù)測的P_發(fā)電+P_電池放電＜P_負載，且P_發(fā)電+P_電池放電＞P_高峰負載時，確定系統(tǒng)運作模式為用電低谷時期由公共電網(wǎng)對負載供電，發(fā)電機為蓄電池充電，在用電高峰期由發(fā)電機為負載供電，蓄電池為負載補充供電。實際運行時由電路管理智能體在用電低谷時期控制蓄電池停止放電，進行充電，閉合開關(guān)2，斷開開關(guān)1。發(fā)電機產(chǎn)生的電流直接為蓄電池進行充電，而負載則由公共電網(wǎng)供電。電路管理智能體在用電高峰時期控制蓄電池停止充電，配合發(fā)電機放電，閉合開關(guān)1，斷開開關(guān)2。發(fā)電機產(chǎn)生的電流通過電源變換器直接給負載供電，蓄電池為負載補充供電。

當(dāng)預(yù)測的P_發(fā)電+P_電池放電＜P_負載，且P_發(fā)電+P_電池放電＜P_高峰負載時，確定系統(tǒng)運作模式為用電低谷時期由公共電網(wǎng)對負載和蓄電池供電，在滿足負載用電需求的同時由公共電網(wǎng)和發(fā)電機對蓄電池進行充電，確保P_發(fā)電+P_電池放電≥P_高峰負載，從而在用電高峰期由發(fā)電機為負載供電，蓄電池為負載補充供電，減少負載在用電高峰期對公共電網(wǎng)的依賴。實際運行時由電路管理智能體在用電低谷時期控制蓄電池停止放電，進行充電，閉合開關(guān)1、開關(guān)2。發(fā)電機產(chǎn)生的電流直接為蓄電池進行充電，公共電網(wǎng)在為負載供電的同時通過AC/DC變換器為蓄電池充電。電路管理智能體在用電高峰時期控制蓄電池停止充電，配合發(fā)電機放電，閉合開關(guān)1，斷開開關(guān)2。發(fā)電機產(chǎn)生的電流通過電源變換器直接給負載供電，蓄電池為負載補充供電。

本發(fā)明實施例通過應(yīng)用基于多智能體的分布式發(fā)電系統(tǒng)，主管理系統(tǒng)對各參數(shù)進行分析，通過分析模塊預(yù)測未來的發(fā)電、用電情況，合理應(yīng)用不同的系統(tǒng)運作模式來減少負載對公共電網(wǎng)的依賴，即使發(fā)電機無法正常運作，也可以通過公共電網(wǎng)在用電低谷期對蓄電池充電，由蓄電池在用電高峰期對負載供電，以減少負載在用電高峰期對公共電網(wǎng)的需求。同時達到對發(fā)電機環(huán)境、發(fā)電機功率、負載用電功率等參數(shù)進行實時監(jiān)測采集，并利用蓄電池穩(wěn)定發(fā)電機產(chǎn)生電流，使負載可以得到穩(wěn)定電流，避免了由于發(fā)電機電流不穩(wěn)導(dǎo)致的負載上用電器受損。

實施例二：

圖4為實施例二的多智能體的分布式發(fā)電系統(tǒng)圖，所述分布式發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備為風(fēng)力發(fā)電機、光伏發(fā)電機和燃料電池發(fā)電機；所述風(fēng)力發(fā)電機、燃料電池發(fā)電機分別通過AC/AC變換器與飛輪儲能相連，光伏發(fā)電機通過DC/AC變換器與飛輪儲能相連；所述飛輪儲能通過AC/AC變換器與負載線路連接；所述AC/AC變換器還通過邏輯開關(guān)與AC/AC變換器、DC/AC變換器相連；所述負載線路還與電網(wǎng)通過邏輯開關(guān)連接；所述分布式發(fā)電系統(tǒng)中還包括風(fēng)力發(fā)電智能體、光伏發(fā)電智能體、燃料電池智能體、主管理智能體、協(xié)調(diào)智能體、電路管理智能體和信息收集智能體；所述風(fēng)力發(fā)電智能體、光伏發(fā)電智能體和燃料電池智能體分別與風(fēng)力發(fā)電機、光伏發(fā)電機和燃料電池發(fā)電機連接；所述協(xié)調(diào)智能體分別與風(fēng)力發(fā)電智能體、光伏發(fā)電智能體、燃料電池智能體、主管理智能體、電路管理智能體和信息收集智能體相連；所述電路管理智能體與飛輪儲能、邏輯開關(guān)和負載線路連接。

在發(fā)電時，風(fēng)力發(fā)電智能體、光伏發(fā)電智能體和燃料電池智能體分別對發(fā)電機工作所需的環(huán)境條件進行實時監(jiān)測。當(dāng)環(huán)境符合發(fā)電機工作條件時，由發(fā)電機智能體發(fā)送命令，啟動發(fā)電機運作，當(dāng)環(huán)境不適于發(fā)電機運作時，由發(fā)電機智能體發(fā)送命令，關(guān)閉發(fā)電機。發(fā)電機智能體記錄發(fā)電機功率P_發(fā)電并通過協(xié)調(diào)智能體發(fā)送給主管理智能體。發(fā)電機產(chǎn)生電流通過電源變換器變更為符合飛輪儲能輸入電流要求的直流電，為飛輪儲能充電。飛輪儲能釋放穩(wěn)定直流電流，通過AC/AC變換器變更為穩(wěn)定的交流電供給負載。發(fā)電機所產(chǎn)生的電流也可以通過AC/AC變換器直接供給負載。電路管理智能體監(jiān)控并記錄飛輪儲能的儲能功率P_儲能、放電功率P_電池放電和負載線路用電功率P_負載，并對飛輪儲能和邏輯開關(guān)進行管控。

信息收集智能體收集發(fā)電機地區(qū)未來的光照、風(fēng)力強度、燃料電池的燃料量和當(dāng)?shù)刎撦d的歷史用電量，通過協(xié)調(diào)智能體發(fā)送給主管理智能體，由分析模塊推測未來可能的發(fā)電功率P_發(fā)電和用電功率P_負載，主要采用分析方式舉例如下：

方式一：為推測本周四的用電功率P_周四，對信息收集智能體所采集到過往每周周四的用電功率進行統(tǒng)計，確定最高用電功率P_周四最高。為確保能滿足負載最大的用電需求，在已確定的最高用電功率基礎(chǔ)上增加20％，確定本周四用電功率P_負載＝(1+20％)P_周四最高。

方式二：為推測本周四的用電功率P_周四，對信息收集智能體所采集到過往每周用電功率變化曲線進行統(tǒng)計，計算周三至周四用電功率變化率X＝P_周四/P_周三，確定周三至周四用電功率最大變化率X_最大，結(jié)合周三用電功率P_本周三確定周四可能的最高用電功率P_周四最高＝X_最大P_本周三。為確保能滿足負載最大的用電需求，在已確定的最高用電功率基礎(chǔ)上增加20％，確定本周四用電功率P_負載＝(1+20％)X_最大P本周三。

通過上述分析方法推測用電功率P_負載，將用電功率P_負載分為用電高峰時期的功率P_高峰負載和用電低谷時期的功率P_低谷負載。結(jié)合飛輪儲能的現(xiàn)有電量、儲能功率P_儲能和放電功率P_電池放電制定未來的系統(tǒng)運作模式。

主要的系統(tǒng)運作模式如下：

當(dāng)預(yù)測的P_發(fā)電≥P_負載+P_儲能時，確定系統(tǒng)運作模式為發(fā)電機在滿足負載用電功率的基礎(chǔ)上，對飛輪儲能進行充電，多余電量輸送入電網(wǎng)。實際運行時由電路管理智能體控制飛輪儲能停止放電，閉合開關(guān)1和開關(guān)2。發(fā)電機產(chǎn)生的電流通過電源變換器直接給負載和飛輪儲能供電，多余電量通過開關(guān)2輸送入電網(wǎng)。

當(dāng)預(yù)測的P_負載≤P_發(fā)電＜P_負載+P_儲能時，確定系統(tǒng)運作模式為發(fā)電機在滿足負載用電功率的基礎(chǔ)上，多余電量輸送入飛輪儲能。實際運行時由電路管理智能體控制飛輪儲能停止放電，閉合開關(guān)1，斷開開關(guān)2。發(fā)電機產(chǎn)生的電流通過電源變換器直接給負載供電，多余電量輸送入飛輪儲能。

當(dāng)預(yù)測的P_發(fā)電＜P_負載＜P_發(fā)電+P_電池放電時，確定系統(tǒng)運作模式為發(fā)電機為負載供電，飛輪儲能為負載補充供電。實際運行時由電路管理智能體控制飛輪儲能停止充電，配合發(fā)電機放電，閉合開關(guān)1，斷開開關(guān)2。發(fā)電機產(chǎn)生的電流通過電源變換器直接給負載供電，飛輪儲能為負載補充供電。

當(dāng)預(yù)測的P_發(fā)電+P_電池放電＜P_負載，且P_發(fā)電+P_電池放電＞P_高峰負載時，確定系統(tǒng)運作模式為用電低谷時期由公共電網(wǎng)對負載供電，發(fā)電機為飛輪儲能充電，在用電高峰期由發(fā)電機為負載供電，飛輪儲能為負載補充供電。實際運行時由電路管理智能體在用電低谷時期控制飛輪儲能停止放電，進行充電，閉合開關(guān)2，斷開開關(guān)1。發(fā)電機產(chǎn)生的電流直接為飛輪儲能進行充電，而負載則由公共電網(wǎng)供電。電路管理智能體在用電高峰時期控制飛輪儲能停止充電，配合發(fā)電機放電，閉合開關(guān)1，斷開開關(guān)2。發(fā)電機產(chǎn)生的電流通過電源變換器直接給負載供電，飛輪儲能為負載補充供電。

當(dāng)預(yù)測的P_發(fā)電+P_電池放電＜P_負載，且P_發(fā)電+P_電池放電＜P_高峰負載時，確定系統(tǒng)運作模式為用電低谷時期由公共電網(wǎng)對負載和飛輪儲能供電，在滿足負載用電需求的同時由公共電網(wǎng)和發(fā)電機對飛輪儲能進行充電，確保P_發(fā)電+P_電池放電≥P_高峰負載，從而在用電高峰期由發(fā)電機為負載供電，飛輪儲能為負載補充供電，減少負載在用電高峰期對公共電網(wǎng)的依賴。實際運行時由電路管理智能體在用電低谷時期控制飛輪儲能停止放電，進行充電，閉合開關(guān)1、開關(guān)2。發(fā)電機產(chǎn)生的電流直接為飛輪儲能進行充電，公共電網(wǎng)在為負載供電的同時通過AC/AC變換器為飛輪儲能充電。電路管理智能體在用電高峰時期控制飛輪儲能停止充電，配合發(fā)電機放電，閉合開關(guān)1，斷開開關(guān)2。發(fā)電機產(chǎn)生的電流通過電源變換器直接給負載供電，飛輪儲能為負載補充供電。

本發(fā)明實施例通過在控制系統(tǒng)中安裝信息收集智能體，對發(fā)電機地區(qū)未來的光照、風(fēng)力強度、燃料電池的燃料量和當(dāng)?shù)刎撦d的歷史用電量數(shù)據(jù)采集，使主管理智能體可以有更多的數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗總結(jié)，準(zhǔn)確預(yù)測未來的發(fā)電功率P_發(fā)電和用電功率P_負載，使分布式發(fā)電系統(tǒng)可以應(yīng)用更合適系統(tǒng)運作模式，對電能合理分配，達到資源的最大化利用。實施例中應(yīng)用飛輪儲能，提高儲能單元的壽命和儲能密度，由于其環(huán)境危害小，特別適合安裝在居民區(qū)附近，近距離為負載供電。

本發(fā)明未詳細闡述部分為本領(lǐng)域里的公知常識。