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原文发表在《电力系统自动化》2017年第41卷第15期，欢迎品读。
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郝然, 艾芊, 朱宇超. 基于多智能体一致性的能源互联网协同优化控制 [J]. 电力系统自动化, 2017, 41(15): 10-17. DOI: 10.7500/ AEPS20170209003.
HAO Ran, AI Qian, ZHU Yuchao. Cooperative Optimal Control of Energy Internet Based on Multi-agent Consistency [J]. Automation of Electric Power Systems, 2017, 41(15): 10-17. DOI: 10.7500/ AEPS20170209003.
基于多智能体一致性的能源互联网协同优化控制
郝然，艾芊，朱宇超
DOI: 10.7500/AEPS20170209003
研究背景
随着多种能源网络与信息互联网在物理和信息层面高度耦合，能源消费结构和能源利用方式都经历着广泛与深刻的变革。全球能源消费与资源禀赋之间存在空间的异质性，如何克服能源分布的不平衡和种类差异，使其更有效率地服务于整个人类社会，形成覆盖全球的能源供需平衡与调节体系，是未来世界可持续发展面临的巨大挑战。杰里米⋅里夫金也在《第三次工业革命》中指出，解决能源与环境问题，降低高碳排放的能源利用结构，需利用互联网信息技术实现广域分布式的源/网/荷/储协同控制。
解决的问题
随着能源互联网中分布式设备的数量增加，需要协调的问题规模与节点数成几何倍数增长。信息交互也越发复杂与多样，物理能量信息的一体化推动着调度控制模式从垂直化向扁平化发展。传统集中式优化控制方法在通信响应时间和计算能力上都面临着前所未有的压力和挑战，而单纯的分布式迭代又存在执行效率低、仅能得到局部最优解的问题。
主要技术路线
能源互联网运行涉及各个能源系统和所有节点的协调，利用多代理的自治性和交互性代替传统的单点对多点的集中式控制，同时充分发挥控制中心的作用，横向上协调，对关键节点和关键时刻实行精确控制，进一步提高能源网的协同效率。
多代理系统内的互动性以及整体系统封装性，可通过全网的交互与协调达到系统整体优化的目标，最终实现全局优化与局部自治的协同，提高诸如能源互联网这样系统复杂问题优化与控制的效率。多种智能体对负荷进行预测、协调优化调度，并通过设置联络线功率偏差观测器实时修成运行状态，使用柔性技术和一致性通信等技术实现多种能源的精确控制，可显著提高可再生能源利用深度和能源效率。
本文以分布式能源互联网优化控制为研究对象，首先对配网层面上分布式能源利用结构进行分析，综合集中控制与分布式控制的优缺点，设计5种不同功能的智能体，提出针对能源互联网的动态多智能体协同框架；考虑电价信号并综合分布式能源全寿命成本，建立以综合效益为目标的上层优化调度模型；运用快速一致性通信设计二级有功功率精确控制和频率控制模型，提出了联络线功率偏差团队协调响应机制，详细流程如图1，使得与日前调度的偏差部分仍可按照日前的功率分配进行经济性自治调整，在保证电网安全稳定的前提下追求能量管理收益的最大化。并单独讨论了延时对通信效果的影响；最后构造算例系统验证模型和方案的有效性。
图1 联络线功率控制流程图
结论
本文提出一种适用于能源互联网的协同优化控制策略。该策略由上层能源调度优化模型和基于动态多智能体系统一致性的协同控制策略组成，相比传统集中式控制有以下优点：
1）以区域能源互联网综合运行成本最小为首要目标，将电网实时电价作为浮动的定价基准，有效的降低了电网运行成本，较好的支撑了配电网及供电网络的安全、稳定运行。
2）有功功率和频率精确控制组成二级一致性控制环节，实现了不同电压下有功功率按比例精确控制，加速电网频率恢复，保证了调度指令的精确实现和能源互联网的经济稳定运行。
3）设计多智能体联络线波动团队响应机制。该机制实现了对区域互联网内部随机波动的协同响应，在部分分布式发电退出的情况下仍可以实现能量的自治管理，提升了能源互联网平抑随机波动的经济性和有效性。
研究展望
该模型对日前调度计划的精度要求较高，在系统存在大扰动或者非计划模式切换的情况下无法保证系统的最优经济性。因此，建立对通信要求较低的协同滚动机制修正日前能量调度方案，将是下一步研究工作的重点。
《电力系统自动化》2017年第15期目次
艾芊，上海交通大学电子信息与电气工程学院教授，IEEE Senior member，博士生导师，上海交通大学电力系统及自动化研究所所长。主要研究方向：电能质量，人工智能，大数据及在电力系统中的应用，电力系统建模，分布式发电与微电网等。
郝然，上海交通大学博士研究生。主要研究方向：能源互联网与微电网运行控制。
上海交通大学电气工程系在FACTS技术、电网稳定计算、动态仿真、电压稳定分析、综合自动化、风力发电技术、太阳能发电技术、电网可靠性评估和系统规划、电力市场及电网经济运行等方面具有特色。，目前拥有“国家能源智能电网（上海）研发中心”，。
上海交通大学艾芊教授及其团队着眼于以“能源-环境-体制-信息-产业”多要素协调为背景的能源互联网相关技术，在架构、理论、技术与应用等方面对能源互联网开展前沿性的研究。团队目前主要从事电力系统认知、分布式优化调度、控制策略与电能质量治理等的研究工作，主要包括：大数据应用、状态感知、微电网/虚拟电厂运行机理与优化调度、多层互动机制、电力系统元件建模、柔性直流与FACTS等。，江苏电力公司科技进步二等奖，天津市电力公司科技成果三等奖，广东电网公司科技进步二等奖及南方电网公司科学技术三等奖，发表相关SCI、EI收录论文百余篇，已形成软件著作权3项，专利10项。
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