临近空间太阳能飞行器能源系统控制综述

临近空间太阳能飞行器是由太阳能驱动、可在临近空间连续飞行的长航时无人飞行器,近年来其相关研究已成为各国关注的焦点.能源系统是支撑太阳能飞行器长时驻空的关键,实现连续跨昼夜的不间断能量供给是能源系统领域研究的首要目标.围绕临近空间太阳能飞行器集群化能源系统发展过程中的主要问题和研究现状,首先梳理飞行器应用场景下能源系统的控制目标与多重约束,进而系统论述集群化能源系统结构、功能及建模方法;然后,总结集群化能源系统功率分配、储能均衡以及通信受限下能流控制的发展现状,阐述基于强化学习的能量在线调度策略的最新成果,分析现有策略的有效性及不足之处;最后,结合太阳能飞行器的实际需求,探讨能源系统的未来发展趋势与研究方向.     

从工业4.0到能源5.0:智能能源系统的概念、内涵及体系框架

分析推动工业进程和能源进程交互发展的因素和趋势, 结合能源互联网的发展要求, 提出了建立能源5.0的迫切性和必要性. 着重讨论了在网络化之后, 能源系统呈现的社会性问题, 认为在传统方式之外, 必须引入人类社会学、管理学等软科学进行分析建模; 指出了虚拟人工系统根本不同于传统仿真系统等理念, 只有利用虚拟人工模型, 采用平行系统, 才能建立能源5.0. 阐述了能源5.0的理论、框架和技术, 明确了能源5.0、基于社会物理信息系统(Cyber-physical-social system, CPSS) 的平行能源是等价的概念. 指出能源5.0核心是构建与实际能源系统同构的虚拟人工能源系统, 通过虚拟人工能源系统的计算实验, 确定优化控制策略, 引导实际能源系统运行, 并使虚拟人工系统和实际系统平行执行、共同演化, 形成智能能源系统. 最后以华电集团已经完成的分布式能源5.0示范项目和正在实施的火力发电5.0项目及智能家居能源系统, 探讨了能源5.0的研究内容、技术途径及应用前景.     

基于熵理论的综合能源系统不可能三角研究综述

面向“碳达峰、碳中和”目标,能源系统呈现可再生能源高比例接入、电气冷热能源形式多样、源网荷储互动频繁、信息能源深度耦合等众多新特性,综合能源系统面临着“环保-安全-经济”3个目标无法同时满足的能源不可能三角问题.在信息深度耦合的综合能源系统中,不可能三角问题将从传统的纯能量特性研究转向信息与能量的双重特性研究.熵具有信息与能量的双重特性,鉴于此,对熵理论在综合能源系统中的研究展开综述.首先介绍熵的基础理论并将其作为一种量化工具引入不可能三角问题;然后基于能源不可能三角问题特性,分类介绍熵理论在环保性、安全性与经济性3个方向的应用,归纳并提炼综合能源系统运行中的新问题,分析现有研究成果下熵理论应对不可能三角研究的优势;最后对基于熵理论的综合能源系统不可能三角研究所面临的主要挑战及未来可能的研究方向进行总结和展望.     

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.     

基于边云协同的建筑能源系统分布式供需协同优化

建筑能源系统能耗总量巨大且用能弹性高,具有很大的节能优化潜力,其提效节能被认为是降低能源电力系统终端碳排放、实现“2030碳达峰、2060碳中和”国家战略目标的重要途径之一.然而,建筑能源系统节能优化面临人员行为与系统能耗交互影响、多种能源介质时空多尺度耦合与供需能量平衡等建模挑战,以及系统决策空间随建筑规模指数增长的维数灾计算复杂性挑战.针对上述挑战,本文从信息物理融合的角度出发,提出了基于节点–流量模型的建筑能源系统分布式优化模型,刻画了电、气、热等能源物理网络与信息网络的交互影响,实现了局部数据采集和计算的一体化结构设计,支撑边云协同计算体系.进而,设计了基于边云协同的分布式迭代优化算法,证明了算法的收敛性,可实现建筑能源系统供需协同优化,并大大降低了对全局信息的依赖性和通信需求.本文以6种不同规模下实际建筑系统的数值测试结果,验证了所提方法的性能和有效性,特别在大规模建筑能源系统上具有良好的应用前景.     

智慧能源-----人工智能技术在电力系统中的应用与展望

在环境污染日趋严重,化石能源逐渐枯竭的背景下,能源系统的发展趋向于清洁化、智能化,我国已将智慧能源的发展提升为国家战略.电力系统作为能源系统的核心环节,应用广泛,具有较强的调节能力且控制复杂,其智能化程度将决定能源系统的智能化水平.伴随着分布式电源、电动汽车、分布式储能元件等具有能源生产、存储、消费多种特性的新型能源终端高比例接入电网,现代电力系统呈现出复杂非线性、强不确定性、强耦合性等特点,传统建模、优化、控制技术存在诸多局限性,人工智能技术将是解决复杂系统控制与决策问题的有效措施.鉴于此,首先梳理人工智能在电力系统应用的发展脉络;然后根据人工智能在电力系统的应用热点领域,阐述人工智能技术在电力系统调度、规划以及电力市场等方面的应用,并对各重点研究内容的未来方向进行展望.     

能源互联网信息技术研究综述

可再生能源将在一定程度上缓解能源供给的紧张局势,但实现与已有能源系统的有机融合存在诸多问题,使碍当前的能源体系面临着新一轮变革.借鉴信息领域的互联网理念、方法与技术等成果,能够保证从能源生产、传输到消费全过程的开放对等、便捷接入、智慧用能的能源互联网成为了重要发展方向.本文从基础架构角度讨论能源、信息基础设施发展的一般规律,阐述了能源互联网概念和基本特征;在总结能源互联网体系结构与技术框架、综述国内外相关信息技术研究成果的基础上,详细分析了发展能源互联网过程中信息技术所面临的关键问题和挑战.     

冰蓄冷不同工况的综合能源系统规划优化研究

主要研究冰蓄冷系统两种不同工作模式对综合能源系统规划优化的影响与规划优化方法.首先,结合电锅炉、地源热泵与冰蓄冷系统等设备构建综合能源系统网络结构;其次,建立设备出力,采用遗传算法进行综合能源系统规划设计;最后,以北方某一园区为例,得到综合能源系统园区按照冰蓄冷全部融冰工况运行工况规划的设备最优配置,并分析峰谷电价差与运行方案选择之间的关系.     

考虑CO2排放量的能量枢纽运行配置优化

多能源系统通过电、热、气等不同形式能源在生产、传输、消费等多个环节进行协同优化为解决能源与环境问题提供了新方案.能量枢纽(EH)作为多能源系统的耦合环节,其配置方案对多能源系统的优化运行至关重要.在此背景下,本文提出了一种考虑CO2排放量的含电力、热能、天然气等不同形式能源的能量枢纽优化运行配置方案.在考虑CO2排放量的基础上,提出一个多目标优化问题,并采用遗传算法(GA)求解整体优化问题,从而实现社会效益最大化,CO2排放量最小化的目标.最后通过不同配置算例的分析比较验证所提方法的有效性,为能量枢纽的建设和运行提供理论和技术支撑.     

具有复杂动力学的多智能体系统分布式优化综述

多智能体系统分布式优化由于其高效性、灵活性和可靠性等特点吸引了大量学者的关注,在多机器人协同控制、无线传感器网络、能源系统等领域具有广泛的应用前景.分布式优化的基本目标是利用智能体的个体目标函数梯度、自身及其邻居状态信息设计分布式控制协议,驱动所有智能体的状态或输出到全局目标函数的最优解,系统动力学是影响智能体状态演化的重要因素.鉴于此,在回顾现有连续时间分布式优化算法的基础上,根据系统动力学分类,尽可能全面地评述具有复杂动力学的多智能体系统分布式优化问题的最新研究进展,并对未来发展方向进行展望.     

计及配电网灵活性的多园区综合能源系统分布式优化调度

多园区综合能源系统与配电网的交互方式决定多能潮流分布和能量传输损耗,进而将直接影响整个系统的优化运行.本文提出了一种计及多园区综合能源系统与配电网之间接入影响的分布式协同优化调度方案.首先,提出一种包含综合能源系统及配电网的双层分布式优化系统架构.然后,以各园区综合能源系统用能成本最低、配电网网损最小为目标,以能源园区接入配电网的位置及配电网网络拓扑为调控手段给出协同优化模型,并通过改进自适应步长交替方向乘子法实现问题分布式求解,实现了系统的整体高效调度,提升了配电网灵活性及园区综合能源系统运行经济性.最后,通过仿真算例验证了本文所提方法的准确性及有效性.     

泛能云重塑产业格局

作为一家传统企业,新奥集团将云计算这一新兴技术融入到自主原创的“泛能网”技术之中,将IT能力注入能源系统,减少能源损耗带来能源增益,使得电、燃气等的交付更为优化。如果仅仅依靠传统的能源优势,这家民营企业无论如何也难与中石油、中石化较量,但在融合lT与能源领域,新奥是第一个吃螃蟹的企业,它有机会借助云与能源的融合重塑产业格局。     

湘钢能源综合监控系统设计及应用

湘钢能源综合监控系统采用MOSAIC实时数据库,是一个集实时过程监视、集中操作控制、能源应急处置、能源平衡优化和预测为一体的管控一体化系统,通过对能源流动过程中的各种基础数据进行统计、计算、分析和模型设计,使各个复杂的基础控制系统相互协调,数据共享,实现提前预测、快速响应以及能源充分利用.系统投运至今已成为湘钢能源系统...     

基于高维统计学习的能源网需求响应仿真研究北大核心

综合能源系统的安全经济运行会受到不确定性的挑战。概率潮流是综合能源系统、电力系统不确定性优化的重要依据。为了制定综合能源系统动态需求响应策略,提出了基于统计机器学习的综合能源系统概率潮流仿真方法,可以得到准确的光伏并网电压、总天然气消耗、热电联产系统负荷率的概率特征。通过调整温度实现热负荷的需求响应,可以分析不同室内控制温度对总天然气消耗和热电联产系统的影响,仿真过程量化了不同热负荷需求响应策略对天然气系统、热电联产系统运行的影响。建立的需求响应仿真模型可以为热负荷需求响应情境下的天然气系统、热电联产系统的调度提供辅助决策信息。     

楼宇能源管理系统设计与实现

介绍楼宇能源管理系统的概念和意义,分析了楼字能源管理系统的结构和功能,提出了全新的系统设计方案,通过无线传感器网络与智能抄表系统采集环境信息和能耗信息,实现了能效和能量的监测,并在.NET3.5架构下,利用语言级集成查询LINQ实现了对MS SQL Server数据库的访问,利用WPF技术实现了系统的客户端软件系统.该系统的应用保证了室内环境的舒适性,同时通过对环境的实时监测和能耗信息的分析,能够优化能耗系统的运行,降低楼宇能耗.     

智能分布式能源管理系统的研究与实现

分析了分布式能源的发展,通过对于分布式能源系统关键技术的研究,设计和实现了智能分布式能源管理系统。通过系统的建设,提供供能、输能以及用能等能源管理全过程的监控管理解决方案,为智慧能源系统的发展奠定基础。     

基于多主体博弈的综合能源系统运行优化方法

30·60双碳目标的实现,要求可再生能源的大规模消纳,因此构建可大幅就地消纳可再生能源的综合能源系统具有重要意义.在此背景下,本文提出了一种基于合作博弈的综合能源系统运行优化方法,能够有效降低系统用能成本和碳排放,激励不同主体参与系统整体协调优化运行.本文在考虑系统运行成本和二氧化碳排放量的基础上,建立了综合能源系统合...     

基于灰狼算法冷热电联供综合能源优化调度

对于冷、热、电联供综合能源系统优化问题,为了提高可再生能源利用率,故以弃风、弃光量最小和综合能源系统运行经济性为优化目标,建立了含风机、光机、燃气轮机、燃气锅炉等综合能源优化模型.模型的求解使用的改进多目标灰狼算法,得到Pareto解集.针对综合能源系统的约束较多、灰狼算法种群多样性少、容易陷入局部最优等方面,对算法进...     

考虑不确定性电源的气-电综合能源系统优化调度研究

分析互联综合能源系统概念及框架,建立了天然气市场与电力市场综合能源协调框架。在能源系统中综合考虑电源和用能需求的不确定性,对日前市场阶段和实时平衡市场阶段,建立了基于混合整数优化的综合能源系统优化调度模型;根据天然气市场在日前和实时阶段与电力市场的配合关系,针对天然气供需约束、用气量约束、物理变量约束等进行详细分析和建模,分别建立综合能源系统随机优化调度模型和综合能源系统序列优化调度模型。并通过仿真模型分析两种模型之间的差异和优势,论证了通过多种能源源类型的市场协调运行在更大范围内平衡多种能源需求和供给的不确定性,进而更好的利用可再生能源的可行性。同时指出综合能源系统序列优化调度模型更加适用于气-电综合能源系统。     

分布式反馈优化研究现状与发展

对于多自主体系统,分布式反馈优化研究各个自主体如何利用自身状态及局部梯度信息的实时反馈值以及自主体之间的实时信息交换使整个多自主体系统的输出趋近于某个总体优化指标的最优值点.在特定情况下,分布式反馈优化可以简化为分布式优化或集中式反馈优化,基于此介绍分布式反馈优化的研究现状与发展.利用文献调查法和归纳推理法,首先介绍分布式反馈优化的研究背景与意义以及相关领域发展现状;然后分析分布式反馈优化的基本难点,从线性系统和非线性系统两方面综述分布式反馈优化的研究现状;最后展望未来发展方向.