[发明专利]基于组件的分布式能源多模态控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于组件的分布式能源多模态控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：人机接口单元、能源设备模块、模态感知模块、模态切换策略模块和模态优化调度模块，所述人机接口单元分别与所述模态切换策略模块和模态感知模块连接一端，所述模态切换策略模块和模态感知模块的另一端均与所述模态优化调度模块连接，所述模态优化调度模块还与所述能源设备模块一端连接，所述能源设备模块另一端与所述模态感知模块连接；

所述模态优化调度模块用于计算模态切换时系统的综合性能并自动调度模态控制策略，实现模态切换时快速性与平滑性的平衡；模态切换时，模态优化调度器调用模态切换策略库单元中的模态调度策略映射表，选取控制性能最优的调度策略；切换完成后，模态调度性能计算机将计算切换过程中系统的综合性能，并将综合性能数据反馈至模态切换策略库单元，更新模态控制策略映射表。

2.根据权利要求1所述的分布式能源多模态控制系统，其特征在于，所述能源设备模块包括：模态切换控制组件与多个子能源设备模块，所述子能源设备模块包括：能源设备组件、气象信息组件和状态信息组件，所述能源设备组件分别与所述气象信息组件和状态信息组件的一端连接，所述模态切换控制组件一端与所述模态优化调度模块连接，所述模态切换控制组件另一端分别与多个子能源设备模块中的能源设备组件连接，多个所述气象信息组件和状态信息组件的另一端均与所述模态感知模块连接。

3.根据权利要求2所述的分布式能源多模态控制系统，其特征在于，所述模态感知模块包括：模态感知器和模态信息库单元，所述模态信息库单元一端与所述人机接口单元连接，所述模态信息库单元另一端与所述模态感知器一端连接，所述模态感知器另一端分别与所述模态优化调度模块、气象信息组件、状态信息组件连接。

4.根据权利要求3所述的分布式能源多模态控制系统，其特征在于，所述模态切换策略模块包括：模态切换策略编辑器和模态切换策略库单元，所述模态切换策略编辑器一端与所述人机接口连接，所述模态切换策略编辑器另一端与所述模态切换策略库单元一端连接，所述模态切换策略库单元另一端与所述模态优化调度模块连接。

5.根据权利要求4所述的分布式能源多模态控制系统，其特征在于，所述模态优化调度模块包括：模态优化调度器和模态调度性能计算机，所述模态优化调度器分别与所述模态调度性能计算机、模态切换策略库单元、模态感知器、模态切换控制组件连接。

6.一种基于如权利要求1-4所述的分布式能源多模态控制系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：建立能源设备模块网络；

步骤2：建立模态信息库；

步骤3：建立模态切换策略库；

步骤4：优化调度策略；

步骤5：用户输入模态信息、模态控制策略及模态切换关系；

步骤6：生成/更新模态映射表；

步骤7：获取用户需求及实施模态信息，并判断是否为已知模态，是已知模态进行步骤8，否则返回步骤5；

步骤8：检测模态是否发生改变，模态发生改变进行步骤9，否则各组件继续按照当前模态运行；

步骤9：模态切换控制组件读取模态映射表，指导各组件进行模态切换；

步骤10：各组件进行模态切换，并计算切换过程的综合性能，更新状态映射表。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤2为：通过人机界面，将各预设模态信息及模态切换关系输入模态感知模块，将分布式能源系统的多种模态信息及模态切换关系输入模态信息库单元。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤3为：将步骤2中各模态的多种调度策略输入模态切换策略编辑器，同时预设出各调度策略对应的性能指标参数，形成完整的模态调度策略映射表，存储在模态切换策略库中，各模态的调度策略包括：模态切换时各子能源设备模块的连接方式、模态切换时各子能源设备模块的切换时序、不同负载功耗情况下蓄电池和电网提供电能比例关系。

9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤4为：模态优化调度器根据实时模态信息，在模态切换策略库单元中选取目标模态下综合性能最优的调度策略，传输至模态切换控制组件，模态切换控制组件根据最优调度策略中的能源设备组件连接方式及切换时序，对参与切换的能源设备组件进行调度，所述模态优化调度模块的系统性能数据包括：

模态切换请求阶段所需时间：T1＝tS+∑(tR+tC+tM)；

模态切换询问阶段所需时间：T2＝∑(tQ+tM)+Σt0；

模态切换指导阶段所需时间：T3＝∑(tI+tre)+∑tF；

系统模态切换时的综合性能指标为：

J = ∫ 0 T 1 [ E i j T ( t ) QE i j ( t ) + U i j T ( t ) RU i j ( t ) ] d t + ∫ T 1 T 1 + T 2 [ E i j T ( t ) QE i j ( t ) + U i j T ( t ) RU i j ( t ) ] d t + ∫ T 1 + T 2 T 1 + T 2 + T 3 [ E i j T ( t ) QE i j ( t ) + U i j T ( t ) RU i j ( t ) ] d t = ∫ 0 T 1 + T 2 + T 3 [ E i j T ( t ) QE i j ( t ) + U i j T RU i j ( t ) ] d t ]]>

以上各性能数据中相关参数的定义如下：

tS表示气象信息组件的模态切换探测时间；

tR表示组件之间传递模态切换请求指令的时间；

tC表示状态信息组件进行状态检查所需时间；

tM表示设备组件进行模态映射所需时间；

tQ表示组件之间传递模态切换询问指令的时间；

t0表示组件之间传递模态切换允许指令的时间；

tI表示组件之间传递模态切换指导指令的时间；

tre表示设备组件进行功能重构所需时间；

tF表示组件之间传递模态切换完成指令的时间

T1、T2和T3分别是模态切换三个阶段所需时间；

Eij(t)为系统在切换过程中的跟踪误差向量；

Uij(t)为该过程的控制向量；

Q和R为用来权衡Eij(t)以及Uij(t)在目标函数J中重要程度的对称半正定加权矩阵。