智能電網(wǎng)集成優(yōu)化控制技術是實現(xiàn)各環(huán)節(jié)協(xié)調運行的關鍵，智能代理技術為解決這一問題提供了良好的方法。在介紹國內外智能代理研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的基礎上，介紹了基于Agent的智能電網(wǎng)集成優(yōu)化控制技術總體架構，基于Agent的動態(tài)分解與協(xié)調技術，并以微電網(wǎng)為例，對微電網(wǎng)中基于Agent的即插即用技術進行了分析。
0引言
建設智能電網(wǎng)是實現(xiàn)我國能源轉型的根本戰(zhàn)略，也是一個長期復雜的系統(tǒng)工程。未來智能電網(wǎng)要求通過對多種運行方式、多層面的協(xié)調控制，保證電網(wǎng)整體處于安全、經(jīng)濟的運行狀態(tài)。智能電網(wǎng)要求系統(tǒng)能夠迅速地進行信息處理，管理信息和操作信息必須是在保密級別約束的條件下，在授權允許范圍內實現(xiàn)共享和協(xié)同，能有效地防止網(wǎng)絡攻擊。依靠傳統(tǒng)的協(xié)調控制手段不能滿足智能電網(wǎng)集成優(yōu)化控制的要求。近年來，智能代理技術逐漸發(fā)展起來，為實現(xiàn)智能電網(wǎng)的集成優(yōu)化控制、電網(wǎng)信息管理和信息安全提供了一種新的信息處理方法。
智能代理（IntelligentAgent）的關鍵是獲取代理所需的知識推理能力、知識的操縱能力、知識的展現(xiàn)能力和一個代理同其他代理共享知識協(xié)同操作的能力。代理設計者必須能夠用產(chǎn)生的知識對電網(wǎng)狀態(tài)和控制行為進行準確完整的描述。智能代理的一般屬性包括：（1）自主性：智能代理可以在沒有人和其他事物的直接干預下操作，可以對它們的動作行為和內部狀態(tài)進行協(xié)調控制；（2）社會能力：智能代理可以通過交流語言同其他的智能代理（可能是設備，也可能是人）進行相互作用；（3）反應性：智能代理能夠預測到其環(huán)境并及時作出反應；（4）主動性：智能代理不僅可以對其環(huán)境作出反應，而且可以主動表現(xiàn)出朝著既定目標方向動作的行為。
多代理系統(tǒng)（Multi-AgentSystem，MAS）是能夠相互交流的智能代理的集合，可以通過相互協(xié)作達到共同的目標。近年來，國內外專家學者對 MAS理論研究逐步應用到電力市場、繼電保護、電力系統(tǒng)電壓無功優(yōu)化調節(jié)和緊急控制等領域?；贏gent的智能電網(wǎng)集成優(yōu)化控制技術正在成為當前和今后研究的熱點之一。
目前多代理技術（Multi-Agent）尚在不斷發(fā)展和完善當中，還存在一些有待研究的問題：（1）多代理系統(tǒng)的設計目前尚未標準化。（2）多代理系統(tǒng)能否真實地揭示整個電力系統(tǒng)動態(tài)行為特征，還需要實踐的檢驗。主要是目前某一方面的代理可以實現(xiàn)設計目標，太復雜的系統(tǒng)還有待研究。單個代理有能力解決局部問題，但不能單獨實現(xiàn)全局目標等。（3）多代理系統(tǒng)中沒有系統(tǒng)全局控制功能，僅僅依靠一組協(xié)調代理，解決代理間的決策沖突。（4）代理決策過程是異步的。必須與知識工程相結合。
1基于Agent的智能電網(wǎng)集成優(yōu)化控制
未來智能電網(wǎng)不僅需要本地不同控制器間協(xié)調，也需要異地不同控制器間協(xié)調控制。依靠傳統(tǒng)的協(xié)調控制手段不能滿足智能運行控制的要求。采用基于Agent的智能電網(wǎng)集成優(yōu)化控制技術不失為解決問題的理想手段之一［1］。
1.1總體架構
總體思想是通過專門設計的系統(tǒng)結構、各層Agent態(tài)勢判據(jù)、多判據(jù)綜合決策方法和流程及各層Agent的協(xié)同控制機制，實現(xiàn)智能電網(wǎng)集成優(yōu)化協(xié)調控制。
一種基于Agent的智能電網(wǎng)集成優(yōu)化控制策略
主要技術思想包括：（1）智能電網(wǎng)的分布式自治架構是基于Agent的分層分布式計算結構，包括感器，嵌入式處理器和實時計算等，用標準化接口通過網(wǎng)絡來互通信息，主要采用SOA架構和面向信息的中間件實現(xiàn)。（2）對于專用網(wǎng)絡主要是采用分布式數(shù)據(jù)庫技術來實現(xiàn)局部和全局的數(shù)據(jù)交換與智能決策，分布式數(shù)據(jù)庫是通過開放式接口整合起來的。（3）系統(tǒng)將盡量用即插即用硬件和軟件組成，采用基于主動學習特征的技術標準［3-12］。
1.2動態(tài)分解與協(xié)調
在計算機應用領域，現(xiàn)有的大多數(shù)的分析優(yōu)化協(xié)作任務的求解系統(tǒng)都是依據(jù)智能Agent技術構建的。這里給出一種新的思想：通過系統(tǒng)自動動態(tài)重構來提高智能電網(wǎng)的動態(tài)適應性，既可以解決智能電網(wǎng)在輸電網(wǎng)方面的集成優(yōu)化控制方面的問題，也可以解決微電網(wǎng)與配電管理系統(tǒng)（DMS）的協(xié)調控制問題。該思想允許組成求解系統(tǒng)的各個智能Agent之間自動地根據(jù)電網(wǎng)變化的環(huán)境采取2種操作：Agent融合和Agent分解。生成新的任務求解結構，以適應環(huán)境的變化，可重構新的適應當前環(huán)境的求解結構，這種重構是基于智能Agent自身的。
圖2給出了自動動態(tài)重構控制模型的構造。過程包括輸入表示、決策制定、決策執(zhí)行和動態(tài)環(huán)境感知4個階段。每個階段所需完成的任務為：
輸入表示：對外部環(huán)境觀察和對智能Agent自身進行觀察，得到關于外部環(huán)境和自身情況的相關數(shù)據(jù)。對于每個智能Agent的外部環(huán)境是指與其他智能 Agent進行信息交流?？梢圆捎脮r間邏輯樹的結構記錄某個智能Agent同其他智能Agent進行交流的過程。這種結構非常適合于查詢統(tǒng)計。該 Agent通過對時間邏輯樹的查詢操作進行統(tǒng)計，可以選擇出同它進行融合操作的最佳智能Agent。這個階段是智能Agent進行融合和分解操作的準備階段。決策制定：將輸入理想結構的大致描述和當前組織構造進行比較判斷，作出是否保持目前結構者調整當前組織結構的決定。
決策執(zhí)行：具體執(zhí)行由決策制定階段產(chǎn)生的決策。如果決策制定階段作出改變當前組織結構的決定，那么執(zhí)行該決策。
動態(tài)環(huán)境感知：決策執(zhí)行階段執(zhí)行決策之后，通過動態(tài)環(huán)境感知將新形成的結構轉化成當前組織結構。
2微電網(wǎng)集成優(yōu)化控制技術
微電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，也是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要手段。依靠本地發(fā)電，當主網(wǎng)故障出現(xiàn)后自動同主網(wǎng)分離，獨立運行，顯示了微電網(wǎng)在智能電網(wǎng)中提高可靠性的能力，同時，它還需要同主網(wǎng)進行信息和電能的交互。傳統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)（EMS）已經(jīng)不能滿足微電網(wǎng)管理的需要。
2.1基于電力電子技術的控制調節(jié)
現(xiàn)以逆變器技術為例討論基于電力電子技術的控制調節(jié)。微電網(wǎng)中的微電源，如風力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)一般會通過逆變器并網(wǎng)，逆變器一般包括跟蹤控制器、輸出功率控制器，具備控制、保護和濾波功能，用于微電源和電網(wǎng)之間接口的靜態(tài)功率變換器［3］。
在微電網(wǎng)系統(tǒng)中，根據(jù)不同需求可以采用不同拓撲結構的逆變器，主要取決于技術上的邊界條件：（1）頻率50Hz的逆變器：拓撲結構簡單、可靠性高、質量和體積大，最高效率為95%；（2）帶有高頻變壓器的逆變器：價格昂貴、體積小、質量輕，最高效率為91%；（3）無變壓器的逆變器：質量輕，電壓傳輸比可達1∶3，最高效率為91%；（4）諧振逆變器：控制復雜，最高效率為95%。
逆變器并網(wǎng)須滿足：輸出電壓與電網(wǎng)電壓同頻、同相、同幅值，輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻、同相（功率因數(shù)為1），電能質量合格。由于電力電子器件和通信方面受許多因素制約，逆變器在微電網(wǎng)控制調節(jié)方面受到許多限制。
2.2基于Agent的即插即用技術
這里的即插即用控制技術既是指通過一定的控制手段滿足微電源或微電網(wǎng)相對于配電網(wǎng)的隨機接入和退出，使之既能滿足負荷需求，又能減少微電網(wǎng)和大電網(wǎng)影響。以往對即插即用控制的研究多基于電力電子技術，設計微電源的控制系統(tǒng)，局限性比較明顯，控制范圍僅限于單個元件，在微電網(wǎng)及多微電網(wǎng)波動較小時，能夠跟蹤變化，實現(xiàn)穩(wěn)定運行。但在微電網(wǎng)及多微電網(wǎng)波動較大時，不能夠跟蹤變化，實現(xiàn)穩(wěn)定運行。同時由于缺少通信，各元件只能各自為戰(zhàn)。采用Agent技術可以對微電網(wǎng)及多微電網(wǎng)進行協(xié)調控制。多微電網(wǎng)架構與Agent分層控制如圖3所示。
通過構建一個松耦合的應用系統(tǒng)，模塊之間不但可以解耦，模塊間接口都有相應的規(guī)范，由組件管理平臺對所有模塊進行統(tǒng)一管理（加載、卸載、啟動、停止）。當需要對某一模塊，如狀態(tài)估計模塊升級時，只需將新模塊放在某一目錄下，組件管理平臺會自動加載該模塊，測試無誤后，終止原有模塊運行；也就是說，軟件升級過程中，整個系統(tǒng)可照常運行，軟件升級簡單方便，順應電網(wǎng)快速發(fā)展的需求?；诙啻砑夹g的控制還可以實現(xiàn)微電網(wǎng)與配電管理系統(tǒng)（DMS）之間的協(xié)調控制。目前的研究主要是對微電網(wǎng)中頻率、電壓等進行控制。要求微電網(wǎng)并網(wǎng)時，輸出電壓自動跟蹤電網(wǎng)電壓變化。多微電網(wǎng)控制中心與DMS關系如圖4所示。
基于多代理技術的微電網(wǎng)控制和優(yōu)化決策，主要分3層：第1層主要保證微電網(wǎng)可靠運行，滿足供需平衡；第2層進行電能質量優(yōu)化控制，減少頻率和電壓波動；第 3層進行經(jīng)濟優(yōu)化，即邊際成本優(yōu)化。目前的研究多集中在頻率和電壓控制方面。基于多代理技術的微電網(wǎng)控制和優(yōu)化決策如圖5所示。
智能代理和多代理系統(tǒng)通過快速進行信息處理，將使智能電網(wǎng)的集成優(yōu)化實時控制提高到新水平。具體的應用可以通過基于Agent的動態(tài)分解與協(xié)調技術，實現(xiàn)智能電網(wǎng)中各控制器的通信協(xié)調，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。未來對多代理的評估方法將越來越多，設計方法也會越來越標準化，全局控制功能將會越來越強，如果在智能電網(wǎng)集成優(yōu)化控制方面的優(yōu)點能夠被充分證明的話，進一步擴展多代理系統(tǒng)功能和展示智能電網(wǎng)的理念將會取得突破性進展。