CN112070266B - 一种基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种本发明基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构，采用遵循FIPA‑ACL标准的JADE平台实现多代理***的运行，包括一个上层代理和多个下层代理，所述上层代理为多区域综合能源***能源管理中心总代理；所述下层代理包括学习中心代理、求解中心代理和区域综合能源管理***子代理。本发明的***架构能实现协调优化各区域综合能源***运行，制定最优运行策略，提高能源利用效率，促进可再生能源消纳，降低能源浪费，实现节能减排。
Description
技术领域
本发明涉及综合能源***技术领域，特别是涉及一种基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构。
背景技术
随着社会的不断发展，目前已经形成了化石能源为主的能源消费，由此带来的化石能源减少及环境污染问题日益引起社会的关注。电力行业是能源消耗的主要行业，电力行业实现节能减排对缓解污染问题，实现可持续发展具有重要的作用。随着化石能源的不断减少以及环境问题日益严重，新能源发电和天然气发电快速发展，综合能源***(Integrated Energy System,IES)是实现多能源互补、促进可再生能源消纳的有效途径。
综合能源***指在规划、建设和运行等过程中，通过对能源的产生、传输与分配(能源网络)、转换、存储、消费等环节进行有机协调与优化后，形成的能源产供销一体化***，主要有能源供给网络、能源转换网络、能源存储网络、能源传输网络以及用户网络组成。目前关于综合能源***的研究主要集中在综合能源***优化调度运行领域，鲜有对综合能源管理***的研究。
随着能源互联网的快速发展，区域网络之间的结合将日益紧密，区域与区域之间进行能量交换、协同优化运行，多区域综合能源***将是未来社会能源发展的主要技术。
目前关于能源管理***架构的研究集中在单一能源或单一区域综合能源***，因此开展多区域综合能源管理***架构研究具有重要的战略意义。
多区域综合能源***配电网含多个区域综合能源***，并且每个区域综合能源***都包括多种能源***，各个区域综合能源***以及各区域内多种能源***，即要相对独立，又要保持信息互通。近年来多代理技术发展迅速，代理(Agent)具有感知能力、信息通讯能力以及较强的自主能力，多代理***(multi-agent system,MAS)中，各代理之间具有相互通讯功能，代理个体有解决问题的能力，并且具有并行处理问题的能力，在电力***已经得到广泛引用。
然而，多区域综合能源***涉及能源***种类多、协同优化运行困难，无法有效协调优化各区域综合能源***运行，制定最优运行策略，提高能源利用效率，促进可再生能源消纳，降低能源浪费，实现节能减排。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的缺陷，而提供一种基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构，采用遵循FIPA-ACL标准的JADE平台实现多代理***的运行，包括一个上层代理和多个下层代理，所述上层代理为多区域综合能源***能源管理中心总代理；所述下层代理包括学习中心代理、求解中心代理和区域综合能源管理***子代理；
所述学习中心代理能够和多区域综合能源***能源管理中心总代理、区域综合能源管理***子代理以及求解中心代理直接交换信息；所述学习中心代理在整个周期工作，所述多区域综合能源***能源管理中心总代理和区域综合能源管理***子代理从学习中心代理中匹配案例，并获取对应的解决方案；事件结束后，学习中心代理分析事件发生原因以及响应过程，总结经验，更新数据库数据；
所述求解中心代理与多区域综合能源***能源管理中心总代理、学习中心代理和区域综合能源管理***子代理直接交换信息，负责提供相应问题的求解方法，从而使多区域综合能源***能源管理中心总代理、学习中心代理和区域综合能源管理***子代理获得相应的策略；在管理***工作过程中，求解中心代理随时准备接收多区域综合能源***能源管理中心总代理、学习中心代理和区域综合能源管理***子代理发送的请求，并反馈给求解方法；
所述多区域综合能源***能源管理中心总代理负责所有区域的各类能源管理，能够与各个区域综合能源管理***子代理进行数据交换，可对各区域综合能源管理***子代理发送指令，同时接收各区域综合能源管理***子代理请求，分析各区域综合能源管理***子代理的问题，协调各区域综合能源***优化运行，得到最优解决方案，将该执行命令发送至相应的区域综合能源管理***子代理，达到全区域综合能源***的最优化运行；
n个区域的多区域综合能源***中能量流动平衡公式为：
Si＝Si-1+Si-2+…+Si-i+…+Si-n
其中，Si为区域i所需的能量，Si-n为区域n向区域i提供的能量。
其中，所述学习中心代理包括分析代理、评估代理、推理代理和数据存储代理；所述分析代理负责分析事件发生的原因、事件演变过程和损失大小；所述评估代理负责建立评估***，评估事件应对策略是否合理，并提出改进措施；所述推理代理负责根据已发生的事件推理多区域综合能源***中潜在的问题，并建立对应的响应方案，存储到数据库中备用；所述数据存储代理负责存储分析代理、评估代理和推理代理的数据信息，包括所有案例以及对应的响应方案；当多区域综合能源***中发生能源利用问题时，数据存储代理将会向决策者提供参考和经验。
其中，所述求解中心代理包括数学模型分析代理和求解方法代理，所述数学模型分析代理负责评估数学模型的类型，即确定模型为确定性模型或者不确定性模型；所述求解方法代理负责提供问题所需的求解方法，包括智能算法、场景分析法、深度学习、鲁棒优化方法。
其中，所述区域综合能源管理***子代理，根据所接收的多区域综合能源***能源管理中心总代理下达的指令，负责完成本区域内电力***、天然气***、热力***的联合优化运行，协调各***能源的综合利用；遇到不能处理的问题时，向多区域综合能源***能源管理中心总代理发送请求，等待上级中心总代理反馈解决方案；各区域综合能源管理***子代理之间可相互传递信息，以实现局部区域综合能源***的最优化运行。
其中，所述区域综合能源管理***子代理控制多个下层协调代理，分别是电力***协调代理、天然气***协调代理、热力***协调代理、电-气耦合***协调代理、电-热耦合***协调代理、电-热-气耦合***协调代理，其中，电力***协调代理与电-气耦合***协调代理、电-热耦合***协调代理、电-热-气耦合***协调代理相互连接，天然气***协调代理与电-气耦合***协调代理、热力***协调代理相互连接，所述热力***协调代理与电-热耦合***协调代理相互连接。
其中，所述电力***协调代理包括发电部分、电力网络、储电装置及负荷终端；所述发电部分包括常规发电机组、热电联产机组、碳捕集发电机组、燃气机组、风力发电以及光伏发电；
所述电力网络包括输电网络和配电网络；所述负荷终端包括工业负荷、交通负荷、生活用电负荷；所述储电装置能够进行充放电，与电力网络进行电能交换，储能装置用于削峰填谷、调峰能力以及提供备用；
所述电力***协调代理的能量流动平衡公式为：
Pt+Pw,t+Ppv,t+Pc,t+Pchp,t+PGT,t+Pbt,t＝PL,t+PP2G,t+PEB,t+Ploss,t
其中，Pt为t时刻区域内所有常规发电机组有功功率之和，Pw,t为t时刻区域内所有风电机组有功功率之和，Ppv,t为t时刻区域内所有光伏机组有功功率之和，Pc,t为t时刻区域内所有碳捕集机组有功功率之和，Pchp,t为t时刻区域内所有热电联产机组有功功率之和，PGT,t为t时刻区域内所有燃气机组有功功率之和，Pbt,t为t时刻区域内所有储电装置有功功率之和，功率为正表示放电，为负表示充电，PL,t为t时刻区域内所有电负荷之和，PP2G,t为t时刻区域内所有电转气厂站消耗有功功率之和，PEB,t为t时刻区域内所有电锅炉消耗有功功率之和，Ploss,t为t时刻区域内总的网络损失。
其中，所述天然气***协调代理包括天然气源、天然气网络、储气罐以及天然气负荷；天然气源包括天然气井以及电转气产生的天然气；天然气网络将天然气源和天然气负荷连接起来以满足天然气负荷需求；天然气负荷包括工业负荷和生活用气负荷；储气罐能进行充放气，具有调节天然气网络功能以及为天然气***提供备用的作用；
所述天然气***协调代理的能量流动平衡公式为：
Wt+WP2G,t+Wgs,t＝WL,t+WGT,t
其中，Wt为t时刻区域内所有天然气井天然气功率之和，WP2G,t为t时刻区域内所有电转气厂站天然气功率之和，Wgs,t为t时刻区域内所有储气罐天然气功率之和，功率为正表示放气，为负表示充气，WL,t为t时刻区域内所有天然气负荷之和，WGT,t为t时刻区域内所有燃气机组消耗天然气功率之和。
其中，所述热力***协调代理包括热源、供热网络和热负荷；热源包括电锅炉产热、热电联产机组产热以及燃气机组产热；供热网络将热源与热负荷连接起来满足热负荷的热力需求；热负荷包括工业热负荷以及生活用热负荷；储热装置能够充放热，具有减少能源消耗，保证为热负荷供热的功能；
所述热力***协调代理的能量流动平衡公式为：
Qchp,t+QGT,t+QEB,t+QTES,t＝QL,t
其中，Qchp,t为t时刻区域内所有热电联产机组热功率之和，QGT,t为t时刻区域内所有燃气机组热功率之和，QEB,t为t时刻区域内所有电锅炉热功率之和，QTES,t为t时刻区域内所有储热装置热功率之和，功率为正表示放热，为负表示储热，QL,t为t时刻区域内所有热负荷之和。
其中，所述电-气耦合***协调代理包括电转气部分，电转气部分是利用电能电解水产生氢气，然后氢气与二氧化碳反应产生天然气，电转气利用多余的电能生产天然气；电转气部分能量流动平衡公式为：
其中，
为电转气厂站的转换效率，Hg为天然气热值。
其中，所述电-热耦合***协调代理包括热电联产机组和电锅炉两部分，热电联产机组能够发电和供热，电锅炉消耗电能产生热能，为热力***提供热能需求；热电联产机组和电锅炉部分能量流动平衡公式为：
αPchp,t+βQchp,t≤γ，QEB,t＝μPEB,t
其中，α、β、β为热电联产机组运行区间不等式约束的系数，μ为电锅炉的制热效率。
其中，所述电-热-气耦合***协调代理包括燃气机组，燃气机组消耗天然气，产生电能和热能；对于天然气***来说，燃气机组属于天然气负荷，对于电力***来说，燃气机组属于发电部分能用于调峰；对于热力***来说，燃气机组属于产热部分，能够为热负荷提供热能；所述电-热-气耦合***协调代理的能量流动平衡公式为：
PGT,t＝ηWGT,tHg，QGT,t＝δWGT,tHg
其中，η为燃气机组的气转电的转换效率，δ为燃气机组的气转热的转换效率。
其中，所述JADE平台包括一个主容器和n+2个子容器，n为区域的数量，主容器中存放代理管理***AMS、目录服务DF和多区域综合能源***能源管理中心总代理，子容器1存放区域1综合能源管理***子代理及其下层代理，子容器2区域2综合能源管理***子代理及其下层代理，子容器n区域n综合能源管理***子代理及其下层代理，子容器n+1存放学习中心代理，子容器n+2存放求解中心代理。
其中，所述基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构，具有两种工作模式：
模式一：多区域综合能源***能源管理中心总代理直接下达指令模式
步骤1：多区域综合能源***能源管理中心总代理发送指令至各区域综合能源管理***子代理；
步骤2：各区域综合能源管理***子代理接收并执行指令。
模式二：区域综合能源管理***子代理主动申请模式
步骤1：区域i综合能源***出现能源不足或过剩时，区域i综合能源管理***子代理从学习中心代理匹配案例；
步骤2：如果区域i综合能源管理***子代理从学习中心代理匹配案例成功，则区域i综合能源管理***子代理执行并发送解决方案至多区域综合能源***能源管理中心总代理，本次事件结束；若匹配案例失败，区域i综合能源管理***子代理发送需求信息至其他各区域综合能源管理***子代理，各区域综合能源管理***子代理之间局部协调，调用求解中心代理优化求解；
步骤3：如果各区域综合能源管理***子代理之间局部协调优化求解成功，则区域i综合能源管理***子代理执行并发送解决方案至多区域综合能源***能源管理中心总代理，本次事件结束；如果求解失败，区域i综合能源管理***子代理发送需求信息至多区域综合能源***能源管理中心总代理，中心总代理协调多个区域综合能源管理***子代理，并调用求解中心代理建模及优化求解，得到最优运行策略，发送至需要配合运行的各区域综合能源管理***子代理，各个需要配合运行的区域综合能源管理***子代理接收并执行中心总代理指令；
步骤4：多区域综合能源***能源管理中心总代理发送与本次事件有关的学习指令至学习中心代理，分析代理分析事件发生的原因及损失，采用求解中心代理中的方法评估响应策略并提出改进措施，采用求解中心代理中的方法推理新案例及解决方案，存储上述所得结论信息，更新数据库；学习中心代理完成以上工作后，发送反馈信息至多区域综合能源***能源管理中心总代理；至此，工作流程结束。
与现有技术相比，本发明的基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构，具有以下有益效果：
(1)本发明可使多个区域综合能源***互为备用，当某个区域综合能源***出现故障或供能不足时，可由其他区域综合能源***联合供能，提供***的供能可靠性。
(2)本发明可使某个区域综合能源***中的电力***、天然气***和热力***耦合，当某一能源网络出现故障时，其他的能源网络可以通过能源转换满足功能缺额，提高***的功能可靠性。
(3)本发明能够有效整合多个区域的综合能源***，协调优化各区域综合能源***运行，制定最优运行策略，提高能源利用效率，促进可再生能源消纳，降低能源浪费，实现节能减排。
(4)本发明中代理具有感知能力、信息通讯能力以及较强的自主能力，多代理***中，各代理之间具有相互通讯功能，代理个体有解决问题的能力，并且具有并行处理问题的能力，可以使各区域综合能源***即相对独立，又保持信息互通，并能够提高优化速度。
(5)本发明可以实现架构扩充的灵活性，***中区域的增减、区域内能源网络的增减或者功能的增减，均可以通过增减代理实现。
附图说明
图1为本发明的单个区域综合能源***结构示意图；
图2为本发明提供的基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构示意图；
图3为本发明中学习中心代理框架示意图；
图4为本发明中求解中心代理框架示意图；
图5为本发明中区域综合能源管理***子代理架构示意图；
图6为本发明提供的基于多代理技术的多区域综合能源管理***工作流程图；
图7为本发明提供的基于多代理技术的多区域综合能源管理***JADE平台结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，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。
如图1所示，本发明基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构，包括：一个上层代理和多个下层代理，所述上层代理为多区域综合能源***能源管理中心总代理；所述下层代理包括学***台实现多代理***的运行，多个下层代理分别与多区域综合能源***能源管理中心总代理相互连接，多个区域综合能源管理***子代理之间相互连接，区域综合能源管理***子代理与学习中心代理、求解中心代理相互连接。
所述多区域综合能源***能源管理中心总代理负责所有区域的各类能源管理，能够与各个区域综合能源管理***子代理进行数据交换，可以对各区域综合能源管理***子代理发送指令，同时接收各区域综合能源管理***子代理请求，分析各区域综合能源管理***子代理的问题，协调各区域综合能源***优化运行，得到最优解决方案，将该执行命令发送至相应的区域综合能源管理***子代理，达到全区域综合能源***的最优化运行，实现能源的合理利用，达到节能减排的最终目标。
其中，有n个区域的多区域综合能源***中能量流动平衡公式为：
Si＝Si-1+Si-2+…+Si-i+…+Si-n
其中，Si为区域i所需的能量，Si-n为区域n向区域i提供的能量。
所述学习中心代理在整个周期工作，所述多区域综合能源***能源管理中心总代理和区域综合能源管理***子代理从学习中心代理中匹配案例，并获取对应的解决方案。事件结束后，学习中心代理分析事件的发生原因以及响应过程，总结经验，更新数据库数据，提高应对多区域综合能源***中能源不足或过剩问题的能力。学习中心代理能够和多区域综合能源***能源管理中心总代理、区域综合能源管理***子代理以及求解中心代理直接交换信息。
具体的，所述学习中心代理包括分析代理、评估代理、推理代理和数据存储代理，所述分析代理负责分析事件发生的原因、事件演变过程和损失大小；所述评估代理负责建立评估***，评估事件应对策略是否合理，并提出改进措施；所述推理代理负责根据已发生的事件推理多区域综合能源***中潜在的问题，并建立对应的响应方案，存储到数据库中作为备用；所述数据存储代理负责存储分析代理、评估代理和推理代理的数据信息，所有案例以及对应的响应方案均存储在其中，当多区域综合能源***中发生能源利用问题时，数据存储代理将会向决策者提供参考和经验。
具体的，所述求解中心代理负责向其他代理提供相应问题的求解方法，从而使各代理获得相应的策略。求解中心代理可以与多区域综合能源***能源管理中心总代理、学习中心代理和区域综合能源管理***子代理直接交换信息，在管理***工作过程中，求解中心代理随时准备接收其他代理发送的请求，并反馈给他们合适的求解方法。
具体的，求解中心代理包括数学模型分析代理和求解方法代理。所述数学模型分析代理负责评估数学模型的类型，即确定模型为确定性模型或者不确定性模型。所述求解方法代理负责提供问题所需的求解方法，例如智能算法、场景分析法、深度学习、鲁棒优化方法等。
所述的求解中心代理的基本工作流程为：当求解中心代理收到请求信息后，数学模型分析代理将分析问题的数学模型并确认其类型，之后，求解方法代理将提供合适的方法求解该问题。
所述区域综合能源管理***子代理主要负责本区域内电力***、天然气***、热力***的联合优化运行，协调各***能源的综合利用，在满足电负荷、热负荷、天然气负荷需求的条件下，提高新能源渗透率，降低能源浪费。
所述区域综合能源管理***子代理需要接收多区域综合能源***能源管理中心总代理下达的指令，完成上级的要求。当区域综合能源管理***子代理遇到不能处理的问题时，向多区域综合能源***能源管理中心总代理发送请求，等待上级中心总代理反馈解决方案。各区域综合能源管理***子代理之间可以相互传递信息，可以实现局部区域综合能源***的最优化运行。
具体的，所述的区域综合能源管理***子代理下设并相互连接有多个下层协调代理，分别电力***协调代理、天然气***协调代理、热力***协调代理、电-气耦合***协调代理、电-热耦合***协调代理、电-热-气耦合***协调代理。其中，电力***协调代理与电-气耦合***协调代理、电-热耦合***协调代理、电-热-气耦合***协调代理相互连接，天然气***协调代理与电-气耦合***协调代理、热力***协调代理相互连接，所述热力***协调代理与电-热耦合***协调代理相互连接，如图5所示。
所述电力***协调代理包括发电部分、电力网络、储电装置及负荷终端。所述发电部分常规发电机组、热电联产机组、碳捕集发电机组、燃气机组、风力发电以及光伏发电，其中风力发电和光伏发电为清洁能源发电。所述电力网络包括输电网络和配电网络。所述负荷终端包括工业负荷、交通负荷、生活用电负荷等。所述储电装置能够进行充放电，与电力网络进行电能交换，储能装置具有削峰填谷、调峰能力、提供备用能作用，能够提高新能源消纳，减少电力网络损失，促进电动汽车大量接入***，减少化石能源的消耗，减少污染气体排放。本部分能量流动平衡公式为：
Pt+Pw,t+Ppv,t+Pc,t+Pchp,t+PGT,t+Pbt,t＝PL,t+PP2G,t+PEB,t+Ploss,t
其中，Pt为t时刻区域内所有常规发电机组有功功率之和，Pw,t为t时刻区域内所有风电机组有功功率之和，Ppv,t为t时刻区域内所有光伏机组有功功率之和，Pc,t为t时刻区域内所有碳捕集机组有功功率之和，Pchp,t为t时刻区域内所有热电联产机组有功功率之和，PGT,t为t时刻区域内所有燃气机组有功功率之和，Pbt,t为t时刻区域内所有储电装置有功功率之和，功率为正表示放电，为负表示充电，PL,t为t时刻区域内所有电负荷之和，PP2G,t为t时刻区域内所有电转气厂站消耗有功功率之和，PEB,t为t时刻区域内所有电锅炉消耗有功功率之和，Ploss,t为t时刻区域内总的网络损失。
所述天然气***协调代理包括天然气源、天然气网络、储气罐以及天然气负荷。天然气源主要包括天然气井以及电转气产生的天然气。天然气网络将天然气源和天然气负荷连接起来，满足天然气负荷需求。天然气负荷主要包括工业负荷和生活用气负荷。储气罐能够进行充放气，具有调节天然气网络潮流，为天然气***提供备用的作用。本部分能量流动平衡公式为：
Wt+WP2G,t+Wgs,t＝WL,t+WGT,t
其中，Wt为t时刻区域内所有天然气井天然气功率之和，WP2G,t为t时刻区域内所有电转气厂站天然气功率之和，Wgs,t为t时刻区域内所有储气罐天然气功率之和，功率为正表示放气，为负表示充气，WL,t为t时刻区域内所有天然气负荷之和，WGT,t为t时刻区域内所有燃气机组消耗天然气功率之和。
所述热力***协调代理包括热源、供热网络和热负荷。热源主要包括电锅炉产热、热电联产机组产热以及燃气机组产热。供热网络将热源与热负荷连接起来，满足热负荷的热力需求。热负荷主要包括工业热负荷以及生活用热负荷。储热装置能够充放热，具有减少能源消耗，保证为热负荷供热的功能。本部分能量流动平衡公式为：
Qchp,t+QGT,t+QEB,t+QTES,t＝QL,t
其中，Qchp,t为t时刻区域内所有热电联产机组热功率之和，QGT,t为t时刻区域内所有燃气机组热功率之和，QEB,t为t时刻区域内所有电锅炉热功率之和，QTES,t为t时刻区域内所有储热装置热功率之和，功率为正表示放热，为负表示储热，QL,t为t时刻区域内所有热负荷之和。
所述电-气耦合***协调代理包括电转气部分。电转气部分是利用电能电解水产生氢气，然后氢气与二氧化碳反应产生天然气，对于电力***来说，电转气部分属于电负荷，在天然气***中属于天然气源，电转气利用多余的电能生产天然气，不仅能够增加新能源发电的渗透率，减少弃风弃光，还可以减少天然气井的开采量，减少化石能源的消耗。电转气部分能量流动平衡公式为：
其中，
为电转气厂站的转换效率，Hg为天然气热值。
所述电-热耦合***协调代理包括热电联产机组和电锅炉两部分。热电联产机组能够发电和供热，由于热电联产机组本身“以热定电”的特点，导致其调峰能力受到极大的限制，减小电力***的调峰范围，导致大量弃风。电锅炉消耗电能产生热能，为热力***提供热能需求，连同储热装置能够满足一定的热能需求，在一定程度上缓解热电联产机组“以热定电”，提高新能源消纳。热电联产机组和电锅炉部分能量流动平衡公式为：
αPchp,t+βQchp,t≤γ
QEB,t＝μPEB,t
其中，α、β、γ为热电联产机组运行区间不等式约束的系数，μ为电锅炉的制热效率。
所述电-热-气耦合***协调代理包括燃气机组，燃气机组消耗天然气，产生电能和热能，对于天然气***来说，燃气机组属于天然气负荷，而对于电力***来说，燃气机组属于发电部分，并且燃气机组在调峰能力方面有明显的优势，在电力***中发挥着不可替代的作用；对于热力***来说，燃气机组属于产热部分，能够为热负荷提供热能。将电力***、天然气***和热力***三个***之间的耦合日益紧密。本部分能量流动平衡公式为：
PGT,t＝ηWGT,tHg
QGT,t＝δWGT,tHg
其中，η为燃气机组的气转电的转换效率，δ为燃气机组的气转热的转换效率。
本发明采用遵循FIPA-ACL标准的JADE平台实现多代理***的运行。所述JADE平台提供一组函数和类实现代理功能，即代理管理***(agent management service，AMS)、目录服务(directory facilitator，DF)和信息传送***(message transport services，MTS)。AMS负责管理代理平台，包括代理状态和代理目录标识符。DF负责为代理提供平台中代理的黄页服务，便于代理可以方便地在平台中找到需要联系的其他代理。MTS负责在代理之间传送信息。
所述JADE平台包括一个主容器和多个子容器，可以跨越多个计算机进行连接，主容器是伴随JADE平台产生的，子容器必须在主容器上注册，AMS、DF和其他的管理服务是在主容器上执行的。平台中的所有代理必须在DF中注册获得一个独一无二的ID，并且定义代理类型和功能，注册完成后，代理将在容器中存在并受容器的管理。
本发明中，JADE平台包括一个主容器和(n+2)子容器(n为区域的数量)，主容器中存放AMS、DF和多区域综合能源***能源管理中心总代理，子容器1存放区域1能源管理***子代理及其下层代理，子容器2区域2能源管理***子代理及其下层代理，子容器n区域n能源管理***子代理及其下层代理，子容器n+1存放学习中心代理，子容器n+2存放求解中心代理。
其中，所述基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构，具有有两种工作模式：
模式一：多区域综合能源***能源管理中心总代理直接下达指令模式
步骤1：多区域综合能源***能源管理中心总代理发送指令至各区域综合能源管理***子代理；
步骤2：各区域综合能源管理***子代理接收并执行指令。
模式二：区域综合能源管理***子代理主动申请模式
步骤1：区域i综合能源***出现能源不足或过剩时，区域i综合能源管理***子代理从学习中心代理匹配案例；
步骤2：如果区域i综合能源管理***子代理从学习中心代理匹配案例成功，则区域i综合能源管理***子代理执行并发送解决方案至多区域综合能源***能源管理中心总代理，本次事件结束；若匹配案例失败，区域i综合能源管理***子代理发送需求信息至其他各区域综合能源管理***子代理，各区域综合能源管理***子代理之间局部协调，调用求解中心代理优化求解；
步骤3：如果各区域综合能源管理***子代理之间局部协调优化求解成功，则区域i综合能源管理***子代理执行并发送解决方案至多区域综合能源***能源管理中心总代理，本次事件结束；如果求解失败，区域i综合能源管理***子代理发送需求信息至多区域综合能源***能源管理中心总代理，中心总代理协调多个区域综合能源管理***子代理，并调用求解中心代理建模及优化求解，得到最优运行策略，发送至需要配合运行的各区域综合能源管理***子代理，各个需要配合运行的区域综合能源管理***子代理接收并执行中心总代理指令；
步骤4：多区域综合能源***能源管理中心总代理发送与本次事件有关的学习指令至学习中心代理，分析代理分析事件发生的原因及损失，采用求解中心代理中的方法评估响应策略并提出改进措施，采用求解中心代理中的方法推理新案例及解决方案，存储上述所得结论信息，更新数据库；学习中心代理完成以上工作后，发送反馈信息至多区域综合能源***能源管理中心总代理；至此，工作流程结束。
需要说明的是，本发明中所述的上层代理、下层代理，以及协调代理通过服务器和\或计算机运行相应的软件代理程序及相应的数据库实现其功能。
本发明可使多个区域综合能源***互为备用，当某个区域综合能源***出现故障或供能不足时，可由其他区域综合能源***联合供能，提供***的供能可靠性。
本发明可使某个区域综合能源***中的电力***、天然气***和热力***耦合，当某一能源网络出现故障时，其他的能源网络可以通过能源转换满足功能缺额，提高***的功能可靠性。
本发明能够有效整合多个区域的综合能源***，协调优化各区域综合能源***运行，制定最优运行策略，提高能源利用效率，促进可再生能源消纳，降低能源浪费，实现节能减排。
本发明中代理具有感知能力、信息通讯能力以及较强的自主能力，多代理***中，各代理之间具有相互通讯功能，代理个体有解决问题的能力，并且具有并行处理问题的能力，可以使各区域综合能源***即相对独立，又保持信息互通，并能够提高优化速度。
本发明可以实现架构扩充的灵活性，***中区域的增减、区域内能源网络的增减或者功能的增减，均可以通过增减代理实现。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构，其特征在于，采用遵循FIPA-ACL标准的JADE平台实现多代理***的运行，包括一个上层代理和多个下层代理，所述上层代理为多区域综合能源***能源管理中心总代理；所述下层代理包括学习中心代理、求解中心代理和区域综合能源管理***子代理；
所述学习中心代理能够和多区域综合能源***能源管理中心总代理、区域综合能源管理***子代理以及求解中心代理直接交换信息；所述学习中心代理在整个周期工作，所述多区域综合能源***能源管理中心总代理和区域综合能源管理***子代理从学习中心代理中匹配案例，并获取对应的解决方案；事件结束后，学习中心代理分析事件发生原因以及响应过程，总结经验，更新数据库数据；
所述求解中心代理与多区域综合能源***能源管理中心总代理、学习中心代理和区域综合能源管理***子代理直接交换信息，负责提供相应问题的求解方法，从而使多区域综合能源***能源管理中心总代理、学习中心代理和区域综合能源管理***子代理获得相应的策略；在管理***工作过程中，求解中心代理随时准备接收多区域综合能源***能源管理中心总代理、学习中心代理和区域综合能源管理***子代理发送的请求，并反馈给求解方法；
所述多区域综合能源***能源管理中心总代理负责所有区域的各类能源管理，能够与各个区域综合能源管理***子代理进行数据交换，可对各区域综合能源管理***子代理发送指令，同时接收各区域综合能源管理***子代理请求，分析各区域综合能源管理***子代理的问题，协调各区域综合能源***优化运行，得到最优解决方案，将执行命令发送至相应的区域综合能源管理***子代理，达到全区域综合能源***的最优化运行；
n个区域的多区域综合能源***中能量流动平衡公式为：
Si＝Si-1+Si-2+…+Si-i+…+Si-n
其中，Si为区域i所需的能量，Si-n为区域n向区域i提供的能量；
所述学习中心代理包括分析代理、评估代理、推理代理和数据存储代理；所述分析代理负责分析事件发生的原因、事件演变过程和损失大小；所述评估代理负责建立评估***，评估事件应对策略是否合理，并提出改进措施；所述推理代理负责根据已发生的事件推理多区域综合能源***中潜在的问题，并建立对应的响应方案，存储到数据库中备用；所述数据存储代理负责存储分析代理、评估代理和推理代理的数据信息，包括所有案例以及对应的响应方案；当多区域综合能源***中发生能源利用问题时，数据存储代理将会向决策者提供参考和经验；
所述求解中心代理包括数学模型分析代理和求解方法代理，所述数学模型分析代理负责评估数学模型的类型，即确定模型为确定性模型或者不确定性模型；所述求解方法代理负责提供问题所需的求解方法，包括智能算法、场景分析法、深度学习、鲁棒优化方法；
所述区域综合能源管理***子代理，根据所接收的多区域综合能源***能源管理中心总代理下达的指令，负责完成本区域内电力***、天然气***、热力***的联合优化运行，协调各***能源的综合利用；遇到不能处理的问题时，向多区域综合能源***能源管理中心总代理发送请求，等待上级中心总代理反馈解决方案；各区域综合能源管理***子代理之间可相互传递信息，以实现局部区域综合能源***的最优化运行；
具有有两种工作模式：
模式一：多区域综合能源***能源管理中心总代理直接下达指令模式
步骤1：多区域综合能源***能源管理中心总代理发送指令至各区域综合能源管理***子代理；
步骤2：各区域综合能源管理***子代理接收并执行指令；
模式二：区域综合能源管理***子代理主动申请模式
步骤1：区域i综合能源***出现能源不足或过剩时，区域i综合能源管理***子代理从学习中心代理匹配案例；
步骤2：如果区域i综合能源管理***子代理从学习中心代理匹配案例成功，则区域i综合能源管理***子代理执行并发送解决方案至多区域综合能源***能源管理中心总代理，本次事件结束；若匹配案例失败，区域i综合能源管理***子代理发送需求信息至其他各区域综合能源管理***子代理，各区域综合能源管理***子代理之间局部协调，调用求解中心代理优化求解；
步骤3：如果各区域综合能源管理***子代理之间局部协调优化求解成功，则区域i综合能源管理***子代理执行并发送解决方案至多区域综合能源***能源管理中心总代理，本次事件结束；如果求解失败，区域i综合能源管理***子代理发送需求信息至多区域综合能源***能源管理中心总代理，中心总代理协调多个区域综合能源管理***子代理，并调用求解中心代理建模及优化求解，得到最优运行策略，发送至需要配合运行的各区域综合能源管理***子代理，各个需要配合运行的区域综合能源管理***子代理接收并执行中心总代理指令；
步骤4：多区域综合能源***能源管理中心总代理发送与本次事件有关的学习指令至学习中心代理，分析代理分析事件发生的原因及损失，采用求解中心代理中的方法评估响应策略并提出改进措施，采用求解中心代理中的方法推理新案例及解决方案，存储上述所得结论信息，更新数据库；学习中心代理完成以上工作后，发送反馈信息至多区域综合能源***能源管理中心总代理；至此，工作流程结束。
2.如权利要求1所述基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构，其特征在于，所述区域综合能源管理***子代理控制多个下层协调代理，分别是电力***协调代理、天然气***协调代理、热力***协调代理、电-气耦合***协调代理、电-热耦合***协调代理、电-热-气耦合***协调代理；其中，电力***协调代理与电-气耦合***协调代理、电-热耦合***协调代理、电-热-气耦合***协调代理相互连接，天然气***协调代理与电-气耦合***协调代理、热力***协调代理相互连接，所述热力***协调代理与电-热耦合***协调代理相互连接。
3.如权利要求2所述基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构，其特征在于，所述电力***协调代理包括发电部分、电力网络、储电装置及负荷终端；所述发电部分包括常规发电机组、热电联产机组、碳捕集发电机组、燃气机组、风力发电以及光伏发电；
所述电力网络包括输电网络和配电网络；所述负荷终端包括工业负荷、交通负荷、生活用电负荷；所述储电装置能够进行充放电，与电力网络进行电能交换，储能装置用于削峰填谷、调峰能力以及提供备用；
所述电力***协调代理的能量流动平衡公式为：
Pt+Pw,t+Ppv,t+Pc,t+Pchp,t+PGT,t+Pbt,t＝PL,t+PP2G,t+PEB,t+Ploss,t
其中，Pt为t时刻区域内所有常规发电机组有功功率之和，Pw,t为t时刻区域内所有风电机组有功功率之和，Ppv,t为t时刻区域内所有光伏机组有功功率之和，Pc,t为t时刻区域内所有碳捕集机组有功功率之和，Pchp,t为t时刻区域内所有热电联产机组有功功率之和，PGT,t为t时刻区域内所有燃气机组有功功率之和，Pbt,t为t时刻区域内所有储电装置有功功率之和，功率为正表示放电，为负表示充电，PL,t为t时刻区域内所有电负荷之和，PP2G,t为t时刻区域内所有电转气厂站消耗有功功率之和，PEB,t为t时刻区域内所有电锅炉消耗有功功率之和，Ploss,t为t时刻区域内总的网络损失。
4.如权利要求2所述基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构，其特征在于，所述天然气***协调代理包括天然气源、天然气网络、储气罐以及天然气负荷；天然气源包括天然气井以及电转气产生的天然气；天然气网络将天然气源和天然气负荷连接起来以满足天然气负荷需求；天然气负荷包括工业负荷和生活用气负荷；储气罐能进行充放气，具有调节天然气网络功能以及为天然气***提供备用的作用；
所述天然气***协调代理的能量流动平衡公式为：
Wt+WP2G,t+Wgs,t＝WL,t+WGT,t
其中，Wt为t时刻区域内所有天然气井天然气功率之和，WP2G,t为t时刻区域内所有电转气厂站天然气功率之和，Wgs,t为t时刻区域内所有储气罐天然气功率之和，功率为正表示放气，为负表示充气，WL,t为t时刻区域内所有天然气负荷之和，WGT,t为t时刻区域内所有燃气机组消耗天然气功率之和。
5.如权利要求2所述基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构，其特征在于，所述热力***协调代理包括热源、供热网络和热负荷；热源包括电锅炉产热、热电联产机组产热以及燃气机组产热；供热网络将热源与热负荷连接起来满足热负荷的热力需求；热负荷包括工业热负荷以及生活用热负荷；储热装置能够充放热，具有减少能源消耗，保证为热负荷供热的功能；
所述热力***协调代理的能量流动平衡公式为：
Qchp,t+QGT,t+QEB,t+QTES,t＝QL,t
其中，Qchp,t为t时刻区域内所有热电联产机组热功率之和，QGT,t为t时刻区域内所有燃气机组热功率之和，QEB,t为t时刻区域内所有电锅炉热功率之和，QTES,t为t时刻区域内所有储热装置热功率之和，功率为正表示放热，为负表示储热，QL,t为t时刻区域内所有热负荷之和。
6.如权利要求2所述基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构，其特征在于，所述电-气耦合***协调代理包括电转气部分，电转气部分是利用电能电解水产生氢气，然后氢气与二氧化碳反应产生天然气，电转气利用多余的电能生产天然气；电转气部分能量流动平衡公式为：
其中，
为电转气厂站的转换效率，Hg为天然气热值。
7.如权利要求2所述基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构，其特征在于，所述电-热耦合***协调代理包括热电联产机组和电锅炉两部分，热电联产机组能够发电和供热，电锅炉消耗电能产生热能，为热力***提供热能需求；热电联产机组和电锅炉部分能量流动平衡公式为：
αPchp,t+βQchp,t≤γ，QEB,t＝μPEB,t
其中，α、β、γ为热电联产机组运行区间不等式约束的系数，μ为电锅炉的制热效率。
8.如权利要求2所述基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构，其特征在于，所述电-热-气耦合***协调代理包括燃气机组，燃气机组消耗天然气，产生电能和热能；对于天然气***来说，燃气机组属于天然气负荷，对于电力***来说，燃气机组属于发电部分能用于调峰；对于热力***来说，燃气机组属于产热部分，能够为热负荷提供热能；所述电-热-气耦合***协调代理的能量流动平衡公式为：
PGT,t＝ηWGT,tHg，QGT,t＝δWGT,tHg
其中，η为燃气机组的气转电的转换效率，δ为燃气机组的气转热的转换效率。
9.如权利要求1所述基于多代理技术的多区域综合能源管理***架构，其特征在于，所述JADE平台包括一个主容器和n+2个子容器，n为区域的数量，主容器中存放代理管理***AMS、目录服务DF和多区域综合能源***能源管理中心总代理，子容器1存放区域1综合能源管理***子代理及其下层代理，子容器2区域2综合能源管理***子代理及其下层代理，子容器n区域n综合能源管理***子代理及其下层代理，子容器n+1存放学习中心代理，子容器n+2存放求解中心代理。
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