基于协同理论的信息物理能源系统多流建模与分析

信息物理能源系统(cyber-physical energy system,CPES)作为一类高度复杂的多维非线性系统,其内部不断进行着物质、能量、信息与资金的流动和转化,对其进行全局分析与优化难度较大。首先,基于协同学理论,从系统宏观层面将CPES归结为"物质-能量-信息-资金"的协同,然后借助流的"势"与"阻"的概念,从生产成本、能耗、协同调度与市场等角度,运用分层递阶控制方法建立了CPES的"物质流-能量流-信息流-资金流"的多流协同与多级优化分析模型。最后,通过算例分析初步说明了该分析方法具有一定的适用性与可行性。

考虑信息设备故障的综合能源信息物理系统可靠性分析

综合能源信息物理系统(integrated energy cyber physical system,IECPS)中信息系统失效将会对系统可靠性造成一定程度的影响,为研究信息系统中信息设备故障对综合能源系统可靠性影响,定义了信息物理子系统的概念并提出了一种适用于综合能源信息物理系统的可靠性评价指标。首先,基于马尔科夫过程蒙特卡洛法(Markov chain Monte Carlo,MCMC)建立多时段状态概率模型。其次,建立了综合能源信息物理系统模型,分别利用复杂网络理论和能源集线器技术建立了信息系统静态模型和物理系统数学模型,并对信息系统作用过程进行分析和建模。最后,利用提出的可靠性评价指标同时考虑系统供能水平,分析了不同情况下信息设备故障对综合能源系统可靠性的影响,以及系统可靠性对不同信息设备的敏感程度。算例以某综合能源信息物理系统为例,按照上述评估指标和方法评估信息设备故障对综合能源系统可靠性影响程度,结果可为综合能源信息物理系统的规划和运行提供参考。

信息物理融合的智慧能源系统多级对等协同优化

针对能源电力系统的优化管理与控制问题,提出了一种信息物理融合的智慧能源系统(Intelligent energy systems,IES)多级对等协同优化方法.在信息物理融合能源系统(Cyber-physical energy systems, CPES)的基础上,构建了智慧能源系统的局域和广域两级协同优化架构.综合考虑产消者能源实体对等交互过程中的社会福利、供求平衡和需求意愿等因素,基于Stone-Geary函数和双向拍卖机制构建了智慧能源系统能量优化模型,给出了通过收敛判定域引导的全局随机寻优与区域定向寻优策略,有效地提高了算法的局部搜索能力.此外,通过双向拍卖机制的理性定价以及智能合约的辅助服务,有效地实现了用户友好的对等交易模式.仿真实例表明,在社会福利最大化的前提下可获得产消者电力资源最优分配结果,进一步验证了本文方法的有效性和可行性.

基于函数挖掘的能源信息物理系统数据安全风险识别算法

数据安全风险评估对于能源信息物理系统安全稳定运行至关重要。现有的从二次设备、信息等角度来分析数据安全风险已经无法满足能源信息物理系统广泛的能源接入和各能源之间的能量、信息交互需求。首先提出基于粗糙集的数据安全风险要素特征选择算法,对影响能源信息物理系统中数据的安全风险特征集进行特征选择,降低能源信息物理系统数据安全风险要素集的维度;在此基础上,利用基因表达式编程(gene expression programming,GEP)的函数挖掘特性,提出基于混合GEP的能源信息物理系统数据安全风险识别算法,通过设计小生境种群生成策略以及动态自适应变异概率动态调整策略来提高数据安全风险识别的准确率和效率。仿真实验结果表明,所提算法对于复杂高维的能源信息物理系统数据安全风险集的识别和预测具有较高的准确率和较强的实用性,可为下一步制定能源信息物理系统数据安全防护策略提供理论方法支撑。

从能源互联网到能源区块链:基本概念与研究框架

近年来,区块链技术发展迅速,国内外均在尝试将区块链应用于能源行业。然而能源行业从业者对区块链的认知并不一致,对于区块链在能源互联网应用的必要性等存在诸多争议。通过对区块链的深入分析,提出能源区块链的基本概念和研究框架,以期形成比较系统的理论和应用体系,并为潜在的实际应用提供思路与参考。首先,文中分析了能源互联网的发展趋势与困境,阐述了区块链的概念和应用价值等。接着,通过对比能源互联网和区块链的特征,提出能源区块链的定义与内涵。然后,分析能源区块链应用,提出能源区块链研究框架,并阐述能源区块链共性关键技术。最后,给出了能源区块链的发展路径。

面向数据中心绿色可靠运行的强化学习方法

数据中心的绿色可靠运行具有重大的社会经济价值。综述了面向数据中心绿色可靠运行的优化与控制方法,提出一种事件驱动的强化学习方法,用于提升运行能效;提出一种电池寿命预测方法,提升了预测精度。

通信差错对需求响应控制效果影响的研究

信息物理能源系统（CPES）是未来电力系统发展的趋势，能源系统中的网络安全问题也越来越受到人们的关注。针对通信过程中丢包、误码等通信差错对信息物理系统中需求响应控制策略的不良影响进行了评估。首先讨论了典型电热泵设备的热力学参数建模机理、最优温度设定调节算法（OTR）控制原理以及基于OTR的电热泵负荷需求响应控制策略对风电渗透引起的功率波动、电压波动的平抑效果。

基于分类监管与当量协同的碳市场框架设计方案

为尽快实现净零排放,积极应对气候变化,需要全球在碳源减排及碳汇增容2个方面取得更具变革性的突破。应对气候变化需要多种减排措施,其成本及效果均有较大差异,当前碳市场研究已为不同减排行为提供差异化的商品种类和激励力度,但如何具体确定并落实差异化激励力度以及如何协同不同商品种类间的交易流通,目前还缺乏统一分析框架和决策支撑方法。在能源领域的信息物理社会系统视角下讨论碳市场的调控机制设计,在详细剖析碳减排行为的多重属性及其交互机理的基础上,重新设计了碳市场不同商品间的交互框架,即商品内部遵循各自市场规律分类监管,商品间通过多层当量实现协调,注重碳减排和碳抵消行为的多重效益,规避由于刚性链接、离散调控、多头调控等问题所产生的市场冲击及市场振荡。通过基于混合仿真的沙盘推演,支撑碳市场架构设计及调控决策。

能源互联网中自能源的建模与应用

本文提出了自能源(we-energy, WE)这一新的能源互联网基本能源单元,为新能源就地消纳、各类分布式电源的即插即用和产–消–储一体化的多能互补提供了一种能源管理策略.为处理自能源在不同运行条件下的多能协调控制与优化问题,建立了基于信息–物理–能源–经济系统(information-equipment-energy-economical system, IEEES)的四元模型,提出了自能源的4种运行模式.该模型利用自能源中信息、物理、能源和经济4个子系统的耦合特性,根据能源互联网运行态势进行模式转化,建立了对应的自能源状态方程,并进行了自能源分布优化、协同控制等典型应用场景的分析.通过经济优化,获取了多个自能源在市场交易中的最优策略,实现了自能源内部能源的合理分配.通过对自能源内部设备的协同控制,实现了在功率波动情况下并网点系统参数及能源交换的稳定.