Разработка мультиагентной модели интегрированной энергоснабжающей системы в программной среде AnyLogic

Цель работы – разработка мультиагентной модели интегрированной энергоснабжающей системы в программной среде AnyLogic и проведение с помощью полученной модели исследований по функционированию и взаимодействию объектов этой системы. Для исследования интегрированных энергоснабжающих систем предлагается использовать мультиагентный подход, позволяющий досконально изучить механизмы взаимодействия и координации различных элементов и подсистем (источники энергии, транспортные подсистемы, активные потребители и др.) объекта исследования. Модель реализована в программной среде AnyLogic, поддерживающей проектирование, разработку, документирование разрабатываемой модели, выполнение компьютерных экспериментов, оптимизацию параметров относительно некоторого критерия, что позволяет наиболее наглядно представить механизмы взаимодействия и связи между агентами. Разработана мультиагентная модель интегрированной энергоснабжающей системы, созданы диаграммы состояний агентов, учитывающие особенности функционирования ее элементов, и проанализированы принципы их взаимодействия и координации. Структура разработанной модели интегрированной энергоснабжающей системы содержит четыре типа агентов и связи между ними. На основании разработанной модели проведен эксперимент, в котором найдено оптимальное решение по энергоснабжению потребителей. Результаты проведенного вычислительного эксперимента показали, что выполняются заданные условия и ограничения; корректно передаются сообщения и параметры между агентами; агенты в системе выполняют возложенные на них функции. Полученные результаты в дальнейшем позволят моделировать реальные системы энергоснабжения любой сложности с целью исследования свойств и повышения эффективности этих систем. Разработанная модель обеспечивает возможность моделирования сложных процессов в интегрированной энергоснабжающей системе, связанных с производством, транспортом, распределением и потреблением энергии.

1. Voropai N.I., Stennikov V.A., Barakhtenko E.A. Methodological principles of constructing the integrated energy supply systems and their technological architecture // Journal of Physics: Conference Series. 2018. https://doi:10.1088/1742-6596/1111/1/012001

2. Воропай Н.И., Стенников В.А., Сендеров С.М., Барахтенко Е.А., Коверникова Л.И., Войтов О.Н. [и др.]. Интегрированные инфраструктурные энергетические системы регионального и межрегионального уровня // Энергетическая политика. Серия: Региональная энергетика: новые тенденции и подходы. 2015. № 3. С. 24–32.

3. Воропай Н.И., Стенников В.А. Интегрированные интеллектуальные энергетические системы // Известия Академии наук. Энергетика. 2014. № 1. С.64–73.

4. Verhoeven R., Willems E., Harcouët-Menou V., De Boever E., Hiddes L., Veld P.O., et al. Minewater 2.0 Project in Heerlen the Netherlands: transformation of a geothermal mine water pilot project into a full scale hybrid sustainable energy infrastructure for heating and cooling // Energy Procedia. 2014. Vol. 46. P. 58–67. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.01.158

5. Ran Xiaohong, Zhou Renjun, Yang Yuwei, LinLvhao. The multi-objective optimization dispatch of Combined Cold Heat and Power based on the principle of equal emission // IEEE Power and Energy Society General Meeting. 2012. https://doi.org/10.1109/PESGM.2012.6345053

6. Anvari-Moghaddam A., Rahimi-Kian A., Mirian M.S., Guerrero J.M. A multi-agent based energy management solution for integrated buildings and microgrid system // Applied Energy. 2017. Vol. 203. P. 41–56. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.06.007

7. Bünning F., Wetter M., Fuchs M., Müller D. Bidirectional low temperature district energy systems with agent-based control: performance comparison and operation optimization // Applied Energy. 2018. Vol. 209. P. 502–515. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.10.072

8. Ren Yi, Fan Dongming, Feng Qiang, Wang Zili, Sun Bo, Yang Dezhen. Agent-based restoration approach for reliability with load balancing on smart grids // Applied Energy. 2019. Vol. 249. P. 46–57. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.04.119

9. Wooldridge M., Jennings N.R. Intelligent agents: theory and practice // The Knowledge Engineering Review. 1995. Vol. 10. Issue 2. P. 115–152. https://doi.org/10.1017/S0269888900008122

10. Mayorov G., Stennikov V., Barakhtenko E. Application of the multiagent approach to the research of integrated energy supply systems // Energy Systems Research 2019: International Conference of Young Scientists: E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 114. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201911401006

11. Антонова В.М., Гречишкина Н.А., Кузнецов Н.А. Анализ результатов моделирования пассажиропотока станции метро в программе AnyLogic // Информационные процессы. 2018. Т. 18. № 1. С. 35–39.

12. Zhang Yongan, Wang Ying, Wu Long. Research on demand-driven leagile supply chain operation model: a simulation based on anylogic in system engineering // Systems Engineering Procedia. 2012. Vol. 3. Р. 249–258. https://doi.org/10.1016/j.sepro.2011.11.027

13. Мокшин В.В., Кирпичников А. П., Маряшина Д.Н., Стадник Н.А., Золотухин А.В. Сравнение систем структурного и имитационного моделирования Stratum 2000, ActorPilgrim, AnyLogic // Вестник Казанского технологического университета. 2019. Т. 22. № 4. С. 144–148.

14. Мезенцев К.Н. Моделирование цифровых схем управления в программе AnyLogic // Наука России: цели и задачи: сб. науч. тр. IX Междунар. науч. конф. (г. Екатеринбург, 10 июня 2018 г.). Екатеринбург: Изд-во МАДИ, 2018. С. 15–19. https://doi.org/10.18411/sr-10-06-2018-03

15. Любченко А.А., Копытов Е.Ю., Богданов А.А. Статистическое моделирование качественных показателей эксплуатации и технического обслуживания средств железнодорожной электросвязи в среде AnyLogic // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2018. Т. 21. № 4. С. 98–108. https://doi.org/10.21293/1818-0442-2018-21-4-98-108

16. Елуферьева Ю.С., Пальмов С.В. Моделирование работы железнодорожного вокзала средствами AnyLogic // Международный научно-исследовательский журнал. 2018. № 12. Ч. 1. С. 121–127. https://doi.org/10.23670/irj.2018.78.12.021

17. Володарец Н.В., Белоусова Т.П. Имитационное моделирование рабочих процессов в транспортном узле в условиях эксплуатации на основе AnyLogic // Современные инновационные технологии подготовки инженерных кадров для горной промышленности и транспорта. 2018. Т.1. № 4. С. 244–248.

18. Шарнин Л.М., Кирпичников А.П., Заляев Б.М., Васильев В.Д., Шайхутдинов Ш.А., Нитшаев Р.А. Моделирование задачи производства изделий с помощью AnyLogic // Вестник Казанского технологического университета. 2019. Т. 22. № 4. С. 153–157.

19. Абрамов В.И., Кудинов А.Н., Евдокимов Д.С. Применение социального моделирования с использованием агент-ориентированного подхода в приложении к научно-техническому развитию, реализации НИОКР и поддержанию инновационного потенциала // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2019. Т. 81. № 3. С. 339–359. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-3-339-357

20. Маковеев В.Н. Применение агенториентированных моделей в анализе и прогнозировании социально-экономического развития территорий // Экономические и социальные перемены: факты, тенденции, прогноз. 2016. № 5. С. 272–289. https://doi.org/10.15838/esc/2016.5.47.1