基于混合系统理论的风光互补MAS能量管理系统

摘要

经济的发展与能量的供应息息相关。近年来，由于全球煤炭和石油等传统能源的急剧减少以及环境恶化等问题，使得可再生能源的开发利用成为一个重要的研究课题，风光互补系统因其资源互补性倍受青睐。采用能量管理系统(EMS)对风光互补发电系统进行有效控制和管理，可以对系统进行在线、实时、动态控制，对提高可再生能源使用效率、保证系统的稳定性和延长系统的使用寿命意义重大。本论文的目标是利用多Agent理论、混合系统理论等知识，研究出一套具有优化集成、快速重组、动态调度等特点的能量管理系统。该研究具有重要的理论和实际应用意义。具体工作如下:
　　1.分析了风光互补发电各子系统工作原理，采用Matlab建立了合适的仿真模型。为了解决各模块的电压差引起的系统环流和母线电压不稳定的问题，提出利用一个主电压源并联多个从电流源的控制方法。
　　2.为了克服常规的利用改进的合同网协议能量管理系统中可再生能源利用效率不高的缺点，引入了混合系统理论，对其相关知识做了简要介绍。提出设计一个基于混合系统理论的风光互补MAS能量管理系统思想。首先按照功能需求把系统分为多个Agent，建立具有内部状态的各Agent模型，然后制定了能量出力策略，细分了系统连续工作状态之间的转换关系。由Agent的输出控制各子系统在不同的工作状态之间进行转换，最终控制整个系统的协调输出。
　　3.在Matlab/Simulink/Stateflow中建立了所设计的能量管理系统的模型，选择了各种变化的环境条件进行仿真，仿真结果证明该系统能够解决由于环境和负载变化引起的可再生能量利用效率低的问题，能够控制直流母线输出电压误差在0.4％以内，故在输出稳定性、实时性和能量利用率方面都能满足系统的设计要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 能源利用现状及发展趋势

1．2 国内外太阳能利用发展状况

1．2．1 国外光伏发电现状

1．2．2 国内光伏发电现状

1．3 国内外风能利用发展状况

1．3．1 国外风力发电现状

1．3．2 国内风电发展的现状

1．4 国内外风光互补发电系统发展状况

1．4．1 风光互补发电系统的提出

1．4．2 风光互补发电系统的研究现状

1．5 本文的主要工作及章节安排

2 风光互补发电系统的工作特性及建模

2．1 风光互补发电系统总体结构

2．2 风力发电子系统

2．2．1 风力涡轮机

2．2．2 永磁同步电机

2．2．3 风力发电机最大功率点跟踪

2．3 光伏发电子系统

2．3．1 光伏电池

2．3．2 光伏发电最大功率点跟踪

2．4 铅酸蓄电池

2．4．1 蓄电池的寿命

2．4．2 蓄电池的容量

2．4．3 蓄电池的工作状态

2．5 整流器及逆变器

2．6 DC／DC转换电路

2．7 控制器

2．8 本章小结

3 基于混合系统理论的MAS能量管理策略

3．1 引言

3．2 Agent及其功能

3．2．1 Agent定义

3．2．2 Agent的特性及分类

3．2．3 Agent体系结构及功能描述

3．2．4 多智能体系统(Multi-Agent Systems，MAS)

3．3 混合系统简介

3．3．1 连续时间系统和离散事件系统

3．3．2 混合动态系统

3．4 基于混合系统的MAS能量管理策略

3．4．1 系统总控制结构

3．4．2 母线电压稳定控制策略

3．4．3 具有内部状态的Agent模型

3．5 本章小结

4 风光互补发电能量管理系统建模

4．1 Stateflow混合系统仿真工具

4．2 基于混合系统的MAS能量管理策略算法仿真

4．3 仿真结果

4．4 本章小结

5 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 研究展望

参考文献

致谢