综合能源系统的能源管理策略主要分为集中式方法和分布式方法。集中式方法可以准确的获知全局最优点, 但其在实施过程中对通信要求较高, 且对单点故障敏感。作为一种可行替代方案, 分布式方法应运而生。为了实现多种能源网络的协同优化, 张化光, 李玉帅和高文忠等学者率先(2017)提出了一种基于一致性交替方向乘子法的分布式解决方案。在此之后，研究基于分布式方法的能源管理策略已经成为综合能源系统和智能控制领域的热点研究方向。

虽然现有研究已经在综合能源系统的模型建立和优化算法设计上取得了卓越的贡献, 但这些方法均建立在同步的周期通信基础之上。而同步通信依赖于全局的同步时钟, 并要求全部参与者在同一时刻进行通信交互。在未来的综合能源系统中, 不论是系统规模的庞杂性, 还是地域的分散性, 都限制了同步通信策略的大规模使用。因此, 开发兼容非周期且异步执行功能的分布式能源管理策略对推进未来综合能源系统的发展具有重要的研究价值。

基于上述启发, 本文提出了一种基于异步动态事件触发通信策略的分布式梯度优化算法, 用于解决综合能源系统的协同能源管理问题。所提出算法可同时兼具离散通信、异步执行和分布式实施等特点。在所设计的触发机制下, 每个参与者仅需要在必要的时刻与邻居节点异步地分享部分辅助变量的信息, 便可计算出本地的最优解和全局的能源市场成交价格。因此, 该方法有效提高了系统的灵活性, 隐私性和可拓展性并规避了依赖全局同步时钟这一强的限制约束, 适用于大规模综合能源系统的分布式拓展。仿真结果进一步验证了所提算法的可行性和有效性。

图1  能源供需不匹配

图2  算法在执行过程中的事件触发序列

引用格式

李玉帅, 李天义, 高炜, 高文忠. 基于异步动态事件触发通信策略的综合能源系统分布式协同优化运行方法. 自动化学报, 2020, 46(9): 1831−1843

文章链接

http://www.aas.net.cn/cn/article/doi/10.16383/j.aas.c200172