区域能源互联网是指在一定区域内以电、热、气为能源载体，具有多种源、网、储、荷技术组合的综合复杂区域能源系统。随着区域边界的变化，区域能源互联网既可能表示为以分布式能源为主的多种能源小型区域配送网络系统，也可能定义为集产/输/配为一体的大型城市级能源网络系统。区域能源互联网是广域能源互联网络的重要支撑，但是区域能源互联网中的各能源系统内在的物理特性、市场机制、信息化和自动化水平有着显著的区别，统筹互联互济区域中的各类能源技术组合的协同规划和管理运营所产生的复杂性也会随着区域范围的扩大以几何倍数增长，给区域能源互联量的多能源集群调控与能量管理技术提出了问题和挑战。目前关于区域内能源间协作以及区域与广域能源互联网的协作模式的研究仍处于初期阶段，需要首先解决区域内部多能源集群调控与能量管理问题，才能完成区域内自治—区域间交互—全局协调的交互机制，确保广域能源互联网的不间断供能，为广域综合能源系统提供有力的支撑和服务。友好互动的区域能源互联网多智能体配电网分布式控制理论和技术，以及支撑能源市场的智能能量管理体系是解决问题的关键技术手段。
因此，有必要在对电力系统调频与建模仿真、控制优化的机理深刻理解的基础上，深入研究区域能源互联网多智能体配电网建模理论与协同容错控制策略的一系列理论与技术问题，实现清洁能源宽频测量、广域感知、发电能力预测和实时控制技术，建立源、网、荷广泛互联，友好互动的智慧电网运行控制系统和支撑能源市场的智能调控体系，实现区域能源互联网内和网间各能源系统的无缝对接，进而有力支撑广域综合能源系统，为指导智能电网系统在调频辅助服务中的应用和定位提供技术支持。
针对以上问题，国网河北省电力有限公司电力科学研究院在北方工业大学的大力配合下，在多能源分布式发电理论、分布式综合能源集群协调控制技术开发方面做了大量的理论研究和实践探索。研发团队立足自主创新，历时4年，实现了基于广域态势感知的综合能源能效评价与控制性能优化方法、提升电网稳定性的综合能源集群协调控制方法、源网荷综合能源调度分析方法、系统及终端设备等关键技术的研究。构建了基于云—网—边—端架构的综合能源集群运行控制系统，将建模仿真、控制方法优化验证、投运部署应用等功能进行一体化集成，并研制了综合能源智慧控制器和低功耗、小型化、高可靠性的无源取能智能信息感知器等配套软硬件装备，解决了区域能源互联网内和网间各能源系统综合能源互联互济集群调控亟须解决的优化调控、信息交互、智能运维等方面的难题。
本书具有较强的针对性、实用性和可操作性，可作为广大电力或者综合能源行业的科研工作者、工程技术人员、管理人员、运维人员的工具用书，也可作为高等院校电气工程与自动控制专业师生的学习用书。
作者介绍
1.范辉，男，50岁，正高级工程师，河北公司科技部副主任；任河北省知识产权研究会、河北省信息技术标准化技术委员会、中国电力建设专家委员会等组织的专家委员。国家电网公司专业领军人才，中国电力优秀科技工作者，河北省优秀科技工作者，国家电网公司优秀工程技术专家，河北省特殊津贴专家。
2.胡长斌，37岁，副教授，北方工业大学电气控制学院副院长，硕士生导师。研究领域新能源以及智能电力系统关键技术，重点解决多目标智能电网分层分布式协调优化控制管理问题。在国际高水平期刊上发表5篇SCI论文， EI收录源刊发表论文12篇，授权发明专利4项。参与翻译出版了机械工业出版社的国际电气工程先进技术译丛系列的2部丛书。近5年先后以负责人身份主持和参与横、纵向项目15项，其中代表性课题依托北京市“蓝天计划”，完成《小容量风光互补微电网运行与控制》研究、863课题《基于先进能效管理的智能微电网关键技术研究与示范》中《1MW微网能量管理系统开发》子课题研究。担任2015年电气工程国际会议可再生能源分会场主席；
3.马瑞，男，37岁，新能源网源协调控制专业，高级工程师，作为专业负责人负责华电集团石家庄400MW天然气热电联产机组现场调试工作。作为学术带头人（第一完成人）主持多项科研项目，《提高大电网稳定性的机组协调控制技术与应用》获2018年度河北省科技 进步奖三等奖、《新能源高比例电网的机组协调控制技术及应用》获2019年度中国电力建设科学技术进步奖三等奖；2016~2019年度国网河北省电力有限公司优秀人才；2018年度国网河北省电力有限公司大数据劳动竞赛二等奖；专利奖4项，科技成果奖一等奖3项；授权国家发明专利7件，登记软件著作权4项，撰写技术专著2部，发表核心及以上期刊论文5篇，其中EI论文2篇；《基于网络融合的智能家居产品系列化研发》和《提高大电网稳定性的机组协调控制技术与应用》通过河北省科技厅成果评价，达到国际先进水平。
4.李士林，电气自动化专业，高级工程师，国网河北省电力有限公司科技处处长，《新能源高比例电网的机组协调控制技术及应用》获2019年度中国电力建设科学技术进步奖三等奖。
内容介绍
本书是一本偏重理论性阐述、图文并茂的指导类教材。本书以面向分布式能源为主的区域能源互联网多智能体配电网的分布式控制理论与技术进行可持续探索和实践，以实现区域能源互联网多智能体配电网功能分解及区域划分，含分布式多能源接入的能源互联网耦合供能系统故障定位与协同容错控制策略，提出面向区域能源互联网的多能源集群调控与能量管理技术等三个方面的目标出发。通过小型区域能源互联网及城市级能源互联网的能效分析场景应用，提升区域能源的规划设计、诊断分析、方案制定、项目运营、优化控制的全业务链能力，最终实现区域能源互联网内和网间各能源系统的无缝对接，进而有力支撑广域综合能源系统，最后通过示范应用验证研究成果的有效性。
本书适合广大电力或者综合能源行业的科研工作者、工程技术人员、管理人员、运维人员及高校电气工程与自动控制专业师生参考使用。
目录
前言
第1 章 概述 1
第2 章 多智能体微电网分布式控制模型理论 6
2.1 多智能体微电网控制方式 7
2.2 分布式多智能体系统 10
2.3 基于分层控制的微电网控制策略分析 14
2.4 分布式控制模型预测控制理论基础 18
第3 章 基于多智能体的分布式控制算法 24
3.1 理论基础 24
3.2 节点的建模与约束 25
3.3 分布式一致性控制算法 29
3.4 有领导、无领导者一致性算法的仿真对比 45
3.5 考虑损耗分布式控制策略 50
3.6 基于多智能体微电网分层控制策略 52
3.7 线路辨识分层控制方法 69
第4 章 基于分层控制的并联逆变器控制技术 76
4.1 多智能体微电网接口逆变器控制技术 76
4.2 并联逆变器功率均衡技术分析与设计 82
第5 章 基于残差生成器的容错控制架构 96
5.1 控制对象模型描述 96
5.2 基于模型的残差生成器设计 98
5.3 基于残差生成器的容错控制架构建模推导方法 99
5.4 获取容错控制架构中矩阵Q 参数的实现方法 102
5.5 多智能体微电网小信号建模与分析 104
5.6 多智能体微电网变流器小信号稳定性分析 114
第6 章 基于模型预测控制的多智能体微电网经济最优能量管理 118
6.1 系统的建模和约束 118
6.2 基于MPC 的多智能体微电网经济优化和协调控制 124
6.3 多智能体微电网能量管理分析 128
6.4 含智能用户多智能体微电网多时间尺度预测控制能量管理 133
第7 章 基于模型预测的多智能体微电网虚拟同步发电机控制策略 144
7.1 虚拟同步发电机控制与并联技术 144
7.2 多并联虚拟同步发电机电能质量改善 155
7.3 多并联虚拟同步发电机控制稳定性分析 167
7.4 虚拟同步发电机模型预测控制策略 187
