电力系统频率自治与虚拟发电部落的智能协同控制理论

To meet the increasing demand of optimization diverse electric generating sources and follow the trend of distributed EMS of Smart Grids, this project introduce a new concept "frequency autonomy" into the traditional domain of AGC, and proposes to construct a new coordinated lay of distributed control systems between the centralized AGC of province grid and the distribued AGC systems of the active distribution grids and micro-grids,which are named as " Virtual Tribes Control(VTC)" systems. The coordination and optimization problems of distributed VTC systems will be solved by use a new multi-agent coordinated game theory framework which will be elaborately studied by combining the multi-agent consensus coordination theory framwork with the multi-agent stochastic game theory framwork.The studies will be focused on two basic difficult problems,that are " large-scale homogeneous multi-agent consensus coordiation problem "and " hybrid of homogeneous and heterogeneous multi-agent stochastic game problem". The algorithms and simulation software related to VTC will be developd by using the JADE platform tool. The effectiveness and feasibility of VTC will be tested by RTDS.

为了满足大规模风、光、电动汽车接入智能电网后的优化电力资源的重大需求，适应智能电网EMS系统从集中式走向分散式的发展趋势，本课题提出了电力系统"频率自治"的概念，并在省网集中式AGC与主动配网、微网AGC之间建立一个分散自治的中间协同控制层，即"虚拟发电部落控制系统(VTC)"。本项目拟采用多智能体一致性协同理论框架和多智能体随机对策理论框架来综合解决分散式VTC的最优协同控制问题，重点攻关 "大规模异构多智能体一致性及非线性控制问题"和"异构/同构多智能体混合随机对策问题" 两个基础科学难题，以建立面向电力系统的多智能体随机协同对策框架体系作为应用理论研究的最终目标。开发基于JADE的VTC软件和仿真程序，并在RTDS系统上验证其有效性和工程实用性。

为了满足大规模风、光、电动汽车接入智能电网后的优化电力资源的重大需求，适应智能电网EMS系统从集中式走向分散式的发展趋势，本课题提出了电力系统“频率自治”的概念，并在省网集中式AGC与主动配网、微网AGC之间建立一个分散自治的中间协同控制层，即“虚拟发电部落控制系统(VTC)”。本项目通过四年研究取得了以下创新成果：创新点1：提出了一套将动态博弈论、多智能体一致性协同和多智能体机器学习相结合的算法，解决虚拟发电部落下的最优发电调度与控制问题，该技术实现了各省调度端CPS控制的在线机器学习智能化，并持续性提升了南方电网AGC控制性能，广东电网比现用南瑞控制器的实现了频率偏差减少42.4%、火电机组顺调次数下降22.8%、反调次数下降25.1%，在系统电能质量、机组节能与机组延寿方面取得了十分显著的综合效益。创新点2：提出了一类群智能迁移学习优化算法，解决调度端二次调频、三次调频、无功优化以及最优碳-能复合流等快速优化问题，其中基于纳什均衡的EMO算法较其他传统启发式算法的计算速度最快提升超过100倍。创新点3：在受控设备层方面，提出了强随机快速时变环境下的分布式电源最优鲁棒发电控制体系。.项目已超额完成原申请书计划中任务，在“科学出版社”出版《智能发电控制》专著1本；已发表/录用SCI期刊文章53篇，其中能源与电力领域顶尖1区论文20篇和ESI高被引论文4篇，EI期刊文章39篇；获得授权发明专利2项。所研发的智能发电调控技术在多个有源配电网得以应用，取得了较好的经济效益，并获得中电联颁发的2018年中国电力创新奖一等奖和中国电机工程学会颁发2018年中国电力技术发明二等奖。项目培养了1名联合培养博士（杨博）、4名博士研究生（席磊，张孝顺，殷林飞、程乐峰）、硕士研究生20余名。特别突出的是，席磊博士毕业后获得2018年湖北省“楚天学者”人才头衔；杨博博士获得2018年云南省“万人计划”人才头衔；张孝顺博士获得2017年“广东省优秀研究生”称号