区域多微电网社区的分层协调能源管理（Matlab实现）

目录

1 概述

2 能源管理系统（EMS）

3 微电网社区的结构

4 结果

5 地图上的空白

6 Matlab代码实现

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1 概述

本文是一种新的分层协调能源管理系统 (EMS)，适用于由多个小型微电网 (MG)（例如房屋）组成的区域社区（例如住宅区、校园、工业园区等）。 、建筑物等）。它旨在最小化 MG 社区的总运营成本，同时最大化每个 MG 的个人利益。在每个MG内部的局部层面，对包括光伏（PV）、储能（ES）、电动汽车（EV）和可调度负载在内的各种能源进行详细建模，将个体优化问题表述为混合整数线性规划。本地 EMS 为所有可控单元做出电力调度决策，以最大限度地降低单个 MG 的运营成本。在社区层面，提出了一种新的配对算法来明确地找到具有盈余和赤字的 MG 配对。社区级 EMS 采用配对算法来确定 MG 之间的特定电力交换，并最大限度地减少与上游电网的能源交易。社区级 EMS 获得的额外经济效益进一步降低了每个单独 MG 的运营成本。该方法在建模通用性、计算复杂度和隐私保护方面具有显着优势，仿真结果验证了其性能。

2 能源管理系统（EMS）

能源管理是提高能源效率、增加经济效益和保持运行可靠性的核心组成部分。一般来说，能源管理系统（EMS）通过不同的拓扑框架和控制策略分为集中式和分散式两种，以强调能源效率、系统鲁棒性等具体问题，其中中央化方案通常需要来自可调度组件的完整信息，并为每个单独的实体做出决策。然而，随着 MG 社区规模的扩大和电力电子元件种类的增加，由于经常需要密集的计算能力，运行策略的调度策略可能会变得非常复杂。不同 MG 的优化目标不一致和信息安全/隐私问题也可能是阻碍集中能源管理部署到 MG 社区的严重问题。

3 微电网社区的结构

研究中考虑的 MG 社区的协调控制和通信架构如图 1 所示。它被描述为一个小型区域分布式电力系统，包括社区级 EMS 和位于不同位置的多个 MG。 MG 通过公共交流母线与变压器连接到上游电网。所有 MG 和变压器有共同连接的点被认为是 PCC。每个 MG 在本地配备 PV、ES、EV 和不同类型的负载。

4 结果

随着所提出的方法的实施，总运营成本不仅降低了每个单独的 MG，而且降低了整个社区，如表 IV 所示。与上游电网直接交易相比，每台MG的运营成本从5.109%降低到21.544%。另一方面，通过使用协调策略，即使增加了 1.245 美元的输电损耗，与上游电网的交易成本也降低了 8.231 美元。因此，总运营成本降低了 9.474%。因此，单个 MG 可以通过降低本地运营成本从拟议的 EMS 中受益，这可能会吸引外部 MG 积极参与社区。 

5 地图上的空白

现代这种“探索、征服”的心态，从世界地图的演变可以看得一目了然。早在历史进到现代之前，许多文化就已经有了自己的世界地图。当然，当时并没有人真正知道全世界是什么样子，在亚非大陆上的人对美洲一无所知，美洲文化也不知道亚非大陆上的情形。但碰到不熟悉的地区，地图上不是一笔未提，就是画上了想象出来的怪物和奇景。这些地图上并没有空白的空间，让人觉得全世界就在自己的掌握之中。

在15、16世纪，欧洲人的世界地图开始出现大片空白。从这点可以看出科学心态的发展，以及欧洲帝国主义的动机。地图上的空白可以说是在心理及思想上的一大突破，清楚表明欧洲人愿意承认自己对于一大部分的世界还一无所知。

图1 1459年欧洲人的世界地图。可以看到地图上似乎巨细靡遗，就算是当时欧洲人根
                                  本一无所知的南非地区，都有密密麻麻的信息。
1492年，哥伦布从西班牙出发向西航行，希望能找到一条前往东亚的新航线。哥伦布当时相信的仍然是旧的世界地图，以为全世界在地图上一览无遗。哥伦布从旧地图推算，日本应该位于西班牙以西大约7000公里远。但事实上，从西班牙到东亚的距离要超过两万公里，而且中间还隔着个他不知道的美洲大陆。1492年10月12日大约凌晨2点，哥伦布一行人与这片未知大陆有了第一次接触。皮塔号（Pinta）的瞭望手胡安·罗德里格斯·贝尔梅霍(Juan Rodriguez Berme jo)从桅杆上看到了现在的巴哈马群岛，高呼着:“有陆地!有陆地!”

哥伦布当时相信这个小岛就位于东亚海外，属于“Indies”(印度地方，包含今日印度、中南半岛及东印度群岛等地），所以他把当地人称为“Indians”(这正是美国原住民也被称为“印第安人”的原因）。一直到他过世，哥伦布都不认为自己犯了一个大错。不论是对他还是许多当代的人来说，说他发现了一个完全未知的大陆，这根本难以想象。毕竟千百年来，不管是那些伟大的思想家和学者甚至是不可能犯错的《圣经》，都只知道有欧洲、非洲和亚洲。怎么有可能他们全错了呢?难道《圣经》居然漏了大半个世界，只字未提?这种情况，就好像是说在1969年阿波罗11号要前往月球的途中，居然撞到了另一个从来没人看到的月亮。而正因为哥伦布不愿意接受自己的无知，我们可以说他仍然是个中世纪的人，深信着自己已经知道了全世界，所以就算已经有了如此重大的发现，也无法说服他。
至于第一个成为“现代人”的，其实是意大利水手亚美利哥·韦斯普奇（Amerigo Vespucci)，他曾在1499~1504年多次航行前往美洲。而在1502~1504年间，欧洲有两篇描述这些航程的文章发表，一般人们相信就出于韦斯普奇之手。这两篇文章提出，哥伦布发现的小岛旁边应该不是东亚，而是一整个大陆，而且不管是《圣经》、过去的地理学者或是当时的欧洲人，在先前都不知道这块大陆的存在。1507年，地图绘制大师马丁·瓦尔德泽米勒(Martin Waldseemiller）相信了这种说法，出版了新版的世界地图。于是，这片西班牙船队向西航行所碰上的土地，终于首次以一块独立大陆的姿态出现在地图上。既然要画，瓦尔德泽米勒就得给它取个名字，但他误以为发现美洲的人是亚美利哥·韦斯普奇，因此为了向他致敬，这片大陆就被命名为“America”(美洲）。瓦尔德泽米勒的地图洛阳纸贵，其他许多地图绘制师也跟着有样学样，因此“美洲”这个名词就这样广为流传。说来也算是老天有眼，到头来，全球有1/4的陆地、七大洲之中的两洲，名字就是来自一个名不见经传的意大利人，而他唯一做的事就只是有勇气说出“我们不知道”。
 
发现美洲，对于科学革命是一大奠基事件。这不但让欧洲人知道实际的观察比过去的传统更重要，而且想征服美洲的欲望也让欧洲人开始求知若渴。他们如果真想控制这片广大的新领地，就一定得收集所有相关地理、气候、植物、动物、语言、文化、历史的庞大数据。在这些时候，不管是基督教《圣经》、过时的地理书籍或是古老的口传知识，都无用武之地。
 
从此之后，不只是欧洲地理学家，欧洲几乎所有知识领域的学者都学会了留白这一套，诚实面对自己领域的无知，并试着加以填补。他们开始承认自己的理论还不完美，一定还有什么尚未得知的重要信息。

图2 1525年的萨尔瓦提世界地图（Salviati World Map）。1459年版的世界地图上画 满了各个大陆、岛屿，而且还有详细的解释，但萨尔瓦提地图则有大片留白。我们可以看到美洲的海岸线一路向下之后，接着就是一片空白。任何人只要有一点点的好奇心，看到这份地图之后一定会问：“在那后面有什么呢？”地图上没有答案。这就像是一份邀请，请读者亲身起航、一探究竟.

6 Matlab代码实现