能源互联网接入设备关键技术探讨

作为能源系统与信息系统信息-物理深度融合的庞大网络,能源互联网"开放共享"的特征对用户侧能源的接入、控制和传输提出了挑战。针对能源互联网背景下用户侧综合能源管理问题,首先提出了能源互联网接入设备的概念,指明了其区别于能源路由器的特征,并从规划调度、运行管理和能源服务3个维度详细介绍了能源互联网接入设备的应用领域。然后,重点介绍了设备特征识别、需求响应、区块链、大数据、综合能源管理和电力市场等6项关键技术,并深入阐述了能源互联网接入设备与这些关键技术的紧密联系。最后,简要介绍了能源互联网接入设备的实施方案和未来挑战,以期为未来能源互联网下用户设备高效便捷入网提供一些借鉴和参考。     

能源互联网多时间尺度的信息物理融合模型

能源互联网呈现出信息与物理系统交互影响的特点,研究基于信息物理融合的网络模型有助于实现网络内分布式设备的即插即用和分布式分层的优化控制。文中提出一种基于信息物理融合的能源互联网模型,考虑了网络中信息系统与物理系统时空异构性和网络中量测数据不同步的问题,表征了能源互联网优化控制中信息物理的交互过程,最后结合多智能体优化方法验证了模型的可行性。     

计及实时需求响应的综合能源信息物理系统可靠性分析

信息通信技术的飞速发展促使能源网络和信息网络耦合程度不断加深,为实时需求响应的实施提供了有效的技术支撑。为充分考察信息网络和需求响应技术对综合能源系统可靠性的影响,提出一种计及实时需求响应的能源-信息耦合系统可靠性评估方法。首先,构建综合能源信息物理系统框架并分析其实时需求响应机理;其次,建立信息传输可靠性模型,并采用混合蒙特卡洛法抽样元件状态、生成多时段故障场景;再次,将元件状态变量纳入能量平衡约束,以购能成本、负荷削减成本和需求响应成本最低为目标,建立最优负荷削减模型;然后,提出能源信息物理系统可靠性评估指标及评估流程;最后,通过算例分析了实时需求响应、物理域元件以及信息域元件对可靠性的影响,同时量化分析了物理元件和信息元件在系统中的重要程度。算例结果表明,不同元件对能源信息物理系统可靠性的影响不同,实时需求响应能够有效提升其运行经济性和可靠性;文章所述方法能够有效识别能源信息物理系统物理域和信息域薄弱环节,为其经济运行和强化建设提供参考。     

光伏储能协调控制的信息物理融合建模研究

信息物理融合系统(cyber-physical system CPS)紧密融合了物理、通信和信息网络,其与电力系统的结合被认为是发展智能电网的技术基础。文章从确保物理、信息模型的一一对应出发,探讨了建立单个、集成多个物理信息融合(cyber-physical,CP)模型的方法。在光伏、储能电池的场景上,分别建立了其CP模型,并在此基础上研究了光储协调控制的集成CP模型。通过动态链接库桥接物理、信息模型的仿真工具,对所建立的光伏CP模型以及光伏储能协调控制CP模型进行了仿真,仿真结果验证了物理信息融合建模方法的有效性以及CP模型在优化控制应用上的有效性。     

城市居民区的综合能源利用综述

随着经济发展和城市化水平的提高,家庭能耗在国民总能耗中的占比不断增加,成为能源消费新的增长点,引起越来越多的关注。针对城市家庭能源需求及供应,结合国内外学者的相关研究,从技术角度对居民区综合能源系统的构成与框架进行分析,提出了面向城市居民区的用户-社区两级能源体系。介绍了支撑系统运行的信息交互技术,并结合综合能源交易模式对系统的优化运行和调度算法进行归纳和总结。最后,从居民区综合能源系统向能源互联网发展,以及用户用能预测、能源供应及能量流动、需求侧响应、系统搭建与推广和能源交易等方面进行了展望。     

能源互联网形态下多元融合高弹性电网的概念设计与探索

当前电网的发展正面临着保障安全、追求低碳和降低成本的三角矛盾.传统电网规划、发展、运行注重安全第一,而安全又依赖较高的容量冗余,使电网效率不能最大释放;新能源消纳主要依赖调节火电出力,负荷侧资源未能充分挖掘;适应负荷增长和提升可靠性的投入大,而提升电网运行效率和社会能效水平的辅助服务投资少,致使用能成本偏高.如何破解电...     

电力信息物理融合系统的建模分析与控制研究框架

传统的电力系统研究与信息系统研究在理论和方法上基本都是割裂的,故在现有的理论和方法框架下难以系统而深入地分析信息系统对电力系统分析与控制的影响。实现智能电网的关键之一就在于怎样将前沿的计算、通信、传感技术与电力系统紧密而有机地结合起来,而信息物理融合系统（CPS）的目标正是将物理系统和信息系统融合为新型工业系统。在此背...     

多尺度特征提取与非线性融合的综合能源系统多元负荷短期预测

为提高综合能源系统多元负荷短期预测的精度,提出一种基于多尺度特征提取与非线性融合的综合能源系统多元负荷短期预测方法。首先,采用皮尔逊相关系数对气象数据进行关联因子优选;然后,通过嵌入式分解模块将输入的时间序列分解为周期分量和趋势分量,并将分解后得到的输入矩阵并行送入到具有不同尺度卷积核的时间卷积网络中,进行多尺度特征提取;接着,将多尺度时间卷积网络输出的特征向量输入到各自对应的注意力机制,以进行全局信息的学习与融合;最后,采用自适应非线性融合模块对各注意力机制的输出进行非线性融合,得到最终多元负荷预测结果。实验结果表明,所提方法具有较好的预测性能及泛化性。     

能源互联网环境下用户侧微电网的形态及优化运行

随着能源互联网的发展,各类新技术将最先接入用户侧微电网,改变传统的发电、用电以及运营模式。用户侧微电网融合多种分布式能源、储能设备以及可控负荷,为能源互联网环境下更加灵活、高效的能源转换和利用提供支撑。对能源互联网环境下用户侧微电网的形态、关键技术和运营模式进行了展望,并研究了微电网内部和微电网间的协调运行方式。基于分布式电源功率预测与用户负荷预测技术,提出了用户侧微电网优化运行方法。运用分布式模型预测控制技术在线更新预测信息和微电网运行状态,优化上下层运行策略从而收敛于最优平衡状态,为用户侧微电网的调度和运行提供了参考。     

基于攻击者视角的电力信息物理融合系统脆弱性分析

基于攻击者视角分析电力信息物理融合系统的脆弱性有助于决策者辨识系统脆弱环节和潜在威胁,为开展针对性防御奠定基础。结合复杂网络理论,建立了考虑信息物理交互的电力信息物理融合系统一体化模型;在直流潮流模型下,研究了信息层元件失效对物理层故障传播的影响;从攻击者角度,建立了4种攻击模式,从物理层和信息层结构与功能属性出发,建立了更为全面的融合系统脆弱性指标,并对2种信息网拓扑结构下融合系统的脆弱性进行了分析。仿真结果表明,物理层负载水平和信息层拓扑结构是影响融合系统脆弱性的重要因素;相比随机攻击,蓄意攻击下融合系统更脆弱,协同攻击下尤为脆弱;高加权介数和高加权度数信息节点对维持信息层功能起关键作用;信息物理协同破坏效应严重恶化了系统的性能。     

面向能源互联网的多能流综合能量管理系统:设计与应用

能源互联网是当前国内外学术界和产业界关注的热点和创新方向,其中一个焦点是研制多能流综合能量管理系统(IEMS)。在简要回顾能量管理系统(EMS)发展历程的基础上,设计并研制了面向能源互联网的IEMS,通过多能互补和源网荷储协同,实现安全供能前提下的效益最大化。阐述了所研制的IEMS的主要功能,并通过示例展现了其应用效果,该IEMS系统已经在几个能源互联网的示范项目中得到现场应用。     

多能流能量管理研究:挑战与展望

多能流耦合是能源互联网和综合能源系统区别于智能电网的关键特征之一。多能流能量管理面临三方面挑战:多能流耦合、多时间尺度和多管理主体。总结了国内外的研究现状,展望了多能流能量管理的研究趋势和重点:多能流实时建模与状态估计;多能流多时间尺度安全分析与安全控制;多能流混合时间尺度优化调度;多能流能量管理系统设计、开发和验证。     

面向可再生能源消纳的多能源系统：述评与展望

打破不同能源系统之间相互分立的格局,实现多能源系统的集成与协同是解决可再生能源消纳问题的有效途径。首先,分析了多能源系统理论与方法研究框架,在此基础上从基本建模、运行优化、系统规划等多个角度评述了现有的研究并提出相应的思考。然后,将现有研究分为"以电—热耦合为主的区域多能源系统"和"以电—气耦合为主的跨区多能源系统"两个典型研究对象,综述了面向新能源消纳的多能源系统的关键研究点。最后,总结了面向可再生能源消纳的多能源系统关键科学问题,并对多能源系统未来的研究方向做了展望。     

含电—热—气—冷子系统的区域综合能源系统多场景优化调度

针对当前区域综合能源系统(RIES)研究中未详细考虑含电—热—气—冷子系统(PHGCS)协调运行效果的现状,研究计及能源子系统关键特征变量的RIES多场景优化问题。首先,基于能源集线器概念对以区域混合能源站为核心的能源耦合环节进行能源比例分配建模及分析,分别建立RIES中PHGCS数学模型。然后,提出考虑效率指标最大化、费用指标最小化、排放指标最小化及多目标综合性能指标最优的多场景运行模式,建立在不同负荷结构、多时段、多场景运行模式下的优化分析模型。其次,采用峰谷分时电价机制对RIES整体和分时段性能指标、子系统及耦合环节关键特征变量进行综合分析。最后,通过算例验证了该模型与优化方法的合理性和有效性。     

IC卡式多用户电能表的现状分析与改进

本文分析了目前在高等院校内使用较为广泛的多用户IC卡式电能表及其系统管理的现状;讨论了多用户IC卡式电能表使用中应必备的基本功能以及使用过程中存在的问题;提出了系统改进的初步意见。     

综合能源系统与能源互联网简述

对综合能源系统和能源互联网这两个热点问题的发展理念和关注重点进行梳理及分析。简单回顾了综合能源系统和能源互联网两个领域的一些典型研究,并从中梳理出各自的内涵和技术观点,分析讨论了两者在发展理念和未来愿景上的异同。     

计及通信失效的输电系统信息物理协同恢复策略

为应对输电系统信息物理复合故障,提出了一种计及通信系统失效的信息物理协同恢复策略.首先,基于发电机、电力线路与负荷的故障特性,综合考虑了系统频率、节点电压、线路容量等安全约束,构建了物理系统的恢复模型.然后,提出了一种基于通信网络拓扑的信息系统恢复策略.接着,考虑信息系统故障给发电机出力调节、电力线路投运以及负荷恢复可...     

极端自然灾害下电力信息物理系统韧性增强策略

电力系统在极端灾害下维持并恢复正常功能的能力取决于其韧性.考虑信息系统与电力系统的相互影响,提出了一种电力信息物理系统应对极端自然灾害的韧性增强策略.首先,建立了电力信息物理系统的极端自然灾害防御框架,展示在信息物理环境下的决策控制技术.在此基础上,提出电网预防分区方法,在预测防护阶段依据故障概率和拓扑连通度进行电网分...