(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210845880.7 (22)申请日 2022.07.19 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区四牌楼 2 号 (72)发明人 耿超　武永宝　刘剑　赵新冬　 薛磊　 (74)专利代理 机构 南京众联专利代理有限公司 32206 专利代理师 许小莉 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) H02J 3/00(2006.01) H02J 3/06(2006.01)H02J 3/38(2006.01) (54)发明名称 基于固定时间分布式优化的智能 电网经济 调度方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于固定时间分布式优 化的智能电网经济调度方法。 该方法分为两个阶 段， 第一阶段使得每个发电机组在任意初始输出 功率下都能在固定时间内收敛到预设值， 实现供 需平衡； 第二阶段在满足供需平衡及满足最大输 出功率限制的前提下使发电机组发电的总发电 成本在固定时间内取得最小值。 本发 明采用完全 分布式控制的方式调节每个发电机组的输出功 率， 有效节省了智能电网的计算资源成本和通信 成本。 本发 明的收敛时间不受发电机组初始输出 功率的影 响， 可以根据任务需求离线地预分配任 务建立时间， 在固定时间内解决了智能电网中的 经济调度问题。 权利要求书3页 说明书9页 附图6页 CN 115310776 A 2022.11.08 CN 115310776 A 1.基于固定时间分布式优化的智能电网经济调度方法， 其特征在于， 该方法包括以下 步骤： (1)、 智能电网中的经济调度问题是指控制发电机组的输出功率从而最小化总发电成 本， 并且需要满足两个约束条件， 分别是供需平衡约束条件和输出功率不超过发电机组最 大输出功率约束条件， 将该问题用数 学表达式描述； (2)、 根据智能电网系统的通信拓扑 结构构建连通无向图； (3)、 设置控制参数p、 q、 r1、 r2、 r3、 s1、 s2、 s3、 θ1、 θ2、 μ1、 μ2， 其中r1、 s1是固定时间控制算法 的控制系数， θ1、 μ1是固定时间控制算法的控制幂值， r2、 r3、 s2、 s3是固定时间分布式优化控 制算法的控制系数， p、 q、 θ2、 μ2是固定时间分布式优化控制算法的控制幂值； 须满足0<p<1， q >1， r1、 r2、 r3、 s1、 s2、 s3>0， 0<θ1<1， 0<θ2<1， μ1、 μ2>1； (4)、 根据步骤(1)中所述供需平衡约束条件设置预设输出功率di； (5)、 根据步骤(2)中构建的连通无 向图和步骤(3)中设置的控制参数计算固定 时间T1、 T2、 T3， 其中要求在T1时间内控制发电机组输出预设输出功率满足平衡条件； 其次在T2时间 内控制发电机组的输出功率在安全输出功率范围内； 最后在T3时间内控制发电机组的输出 功率最小化总发电成本； (6)、 当任务执行时间t满足t≤T1时， 利用步骤(2)中构建的连通无向图和步骤(3)中设 置的控制参数， 采用固定时间控制算法将每台发电机组的输出功率由发电机组的初始输出 功率控制到步骤(4)中设置的预设输出功率di， 从而满足供需平衡条件； (7)、 当任务执行时间t满足t>T1时， 利用发电机组当前输 出功率与其最大输 出功率计算 误差ei(t)； (8)、 当任务执行时间t满足t>T1时， 利用步骤(2)中构建的连通无向图、 步骤(3)中设置 的控制参数、 步骤(7)中计算的误差ei(t)， 在步骤(6)的基础上采用固定时间分布式优化控 制算法， 先将发电机组的输出功率在固定时间T2内控制在安全范围内， 即满足输出功率不 超过发电机组最大输出功率约束条件， 再在固定时间T3内控制发电机组的输出功率， 从而 最小化智能电网系统的总发电成本， 且此时满足智能电网中经济调度问题的两个约束条 件。 2.如权利要求1所述的基于固定时间分布式优化的智能电网经济调度方法， 其特征在 于： 步骤(1)中所述的控制发电机组输出功率从而最小化总发电成本、 供需平衡约束条件 和输出功率 不超过发电机组最大输出功率约束条件， 将其用数 学表达式描述， 分别为： 其中N是智能电网中发电机组的个数， xi是发电机组i的输出功率， Ci(xi)是发电机组i 关于输出功率xi的发电成本函数， αi、 βi、 γi是发电机组i的成本系数， C(x)是发电总成本， D权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115310776 A 2是用户用电总需求， 是发电机组i的最大输出功率； 设 是发电机组i的初始输出功率。 3.如权利要求1所述基于固定时间分布式优化的智能电网经济调度方法， 其特征在于： 步骤(2)中所述 根据智能电网系统的通信拓扑 结构构建连通无向图的具体方法为： 对于一个由N个发电机组组成的智能电网系统， 根据其通信 拓扑结构构建连通无向图G ＝(V,E,A)， 其中V＝{1,2, …,N}表示N个发电机组的集合， 每个发电机组视为一个智能体， 表示智能体间的通信， 即(i,j)∈E表示智能体i和 智能体j可以互相通信， 邻接矩 阵A＝[aij]∈RN×N是一个N×N维的矩阵， RN×N是N×N维的实数向量空间， 如果(i,j)∈E， 则其 元素aij＝aji＝1， 否则aij＝0， 设Ni＝{j|(i,j∈E)是可以与智能体i通信的邻节点的集合， 设度矩阵Deg＝diag[deg1,deg2,…,degN]， 其中 拉普拉斯矩阵L＝Deg –A ＝[lij]∈RN×N， 设拉普拉斯矩阵L第二小的特 征值为 λ2。 4.如权利要求1所述基于固定时间分布式优化的智能电网经济调度方法， 其特征在于： 步骤(4)中设置预设输出功率di的具体方法为： 根据供需平衡条件中的用户用电总需求D设置发电机组i 的预设输出功率 如果 则重新设置预设输出功率 除发电机组i之外的发电机组j的预设输出 功率 直到满足 5.如权利要求1所述基于固定时间分布式优化的智能电网经济调度方法， 其特征在于： 步骤(5)中计算固定时间T1、 T2、 T3的具体方法为： 其中α ＝mi n{α1, α2,…, αN}。 6.如权利要求1所述基于固定时间分布式优化的智能电网经济调度方法， 其特征在于： 步骤(3)和(6)中所述的固定时间控制算法表达式如下： 其中sig(·)z＝sign(·)|·|z， sign(·)是符号函数， xi(t)是发电机组i在任务执行 时间t时的输出功率， xi(t+Δt)是发电机组i在任务执行时间t+Δt时的输出功率， 是 发电机组i在任务执 行时间t时输出功率的导数， Δt是系统数据的最短更新时间； 该算法在固定时间T1内控制发电机组的输出功率之和等于用户用电总需求， 满足供需 平衡约束条件。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115310776 A 3