基于Aquila优化器的智能社区多家庭微电网分层能源管理系统研究

《Renewable Energy Focus》：Hierarchical energy management system for coordinated operation of multiple grid-tied home microgrids

为解决智能社区中多家庭微电网的协调运行问题，研究人员开展了一项基于Aquila优化器的分层能源管理系统研究。该研究提出三级控制架构，通过协调光伏、储能系统和电动汽车等分布式能源，将智能社区构建为云储能系统。研究结果表明，该系统能有效降低主电网依赖度26.5%，提高经济收益，为可再生能源的高效利用提供了创新解决方案。

　　

随着全球能源转型的加速推进，智能社区中家庭微电网的规模化部署面临着新的挑战。传统单一家庭微电网存在容量有限、储能成本高、资源利用率低等问题，难以实现高效的能量自治。多个家庭微电网组成的智能社区虽然能通过资源共享提升系统灵活性，但如何协调这些分布式能源的运行，实现社区层面的优化调度，仍然是一个亟待解决的技术难题。

为了应对这些挑战，研究人员在《Renewable Energy Focus》上发表了一项创新性研究，提出了一种基于Aquila优化器的分层能源管理系统。该系统通过三级控制架构将智能社区构建成一个虚拟的云储能系统，实现了多家庭微电网的协同优化运行。

在技术方法层面，该研究主要采用了分层控制架构设计，包括初级控制层的功率电子变换器实时控制、次级控制层的局部优化调度以及三级控制层的系统级协调。研究团队运用Aquila优化器进行多目标优化求解，并与粒子群优化算法进行性能对比。系统建模涵盖了光伏发电系统、储能系统和电动汽车的充放电特性，同时考虑了实时电价和上网电价等经济因素。

研究结果方面，在系统架构设计部分，研究提出了将智能社区作为云储能系统的新概念，通过协调多个家庭微电网的剩余和缺额功率，实现社区层面的能量平衡。控制策略优化部分显示，Aquila优化器在收敛速度和求解质量上均优于传统优化算法，能更快地找到全局最优解。性能评估分析表明，所提出的分层能源管理系统能够将主电网的功率输入降低至30.62 kWh，同时将总收益提升至44.662英镑。在经济性分析环节，研究验证了该系统在降低运营成本、提高可再生能源自消纳率方面的显著效果。

研究的讨论部分深入分析了云储能系统的优势，包括提高系统灵活性、降低储能投资成本、增强电网稳定性等。与传统集中式储能相比，该方案通过分布式资源的协同调度，实现了类似的储能功能，但具有更好的可扩展性和经济性。此外，研究还探讨了电动汽车在车辆到电网模式下的潜在贡献，以及不同充电行为对系统性能的影响。

这项研究的创新之处在于将智能社区概念化为一个云储能系统，通过智能算法实现分布式资源的有效聚合和优化调度。不仅为高比例可再生能源接入下的社区能源管理提供了新的技术路径，也为未来智能电网的建设提供了重要参考。该研究提出的分层控制框架和优化方法，能够有效提高能源利用效率，降低运营成本，增强系统韧性，对推动能源互联网的发展具有重要意义。