團(tuán)隊(duì)介紹

國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)是國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其軍事應(yīng)用的科研機(jī)構(gòu)之一，是2012年首屆中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略論壇的發(fā)起與主辦單位。國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工程研究中心由來(lái)自控制科學(xué)與工程、管理科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和電氣工程等學(xué)科方向的專家學(xué)者、研發(fā)工程師和研究生組成，目前主要面向能源互聯(lián)網(wǎng)及其軍事應(yīng)用需求，以復(fù)雜系統(tǒng)建模、系統(tǒng)優(yōu)化控制、大數(shù)據(jù)分析處理等理論方法為支撐，從事智能能量管理、分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)管理、能源大數(shù)據(jù)分析、可再生能源系統(tǒng)規(guī)劃等方面的研究，2012年以來(lái)已發(fā)表本領(lǐng)域?qū)W術(shù)論文30多篇，其中4篇論文進(jìn)入ESI排名10%，授權(quán)或受理國(guó)家發(fā)明專利16項(xiàng)。

項(xiàng)目背景

在全球化石能源日趨緊張、化石能源大量使用造成溫室效應(yīng)和環(huán)境破壞日益嚴(yán)重的背景下，世界各國(guó)對(duì)風(fēng)、光等可再生能源的應(yīng)用日益重視。但由于可再生能源存在隨機(jī)性和波動(dòng)性等特點(diǎn)，傳統(tǒng)集中統(tǒng)一的能源網(wǎng)絡(luò)難以適應(yīng)新能源的大規(guī)模接入，可再生能源發(fā)展出現(xiàn)了“并網(wǎng)難”、設(shè)備利用小時(shí)低、能源浪費(fèi)、安全事故頻發(fā)等問(wèn)題。此外，隨著用戶對(duì)能量管理參與意識(shí)的不斷提高和“互聯(lián)網(wǎng)+”思維的不斷普及，未來(lái)的電力和能源網(wǎng)絡(luò)對(duì)需求側(cè)管理的要求也越來(lái)越高。為了協(xié)調(diào)傳統(tǒng)電力能源網(wǎng)絡(luò)對(duì)大規(guī)?？稍偕茉唇尤腴g的矛盾，能源互聯(lián)網(wǎng)的概念被提出，并引起學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界等社會(huì)各界的重視。

能源互聯(lián)網(wǎng)是一種通過(guò)深度融合能源技術(shù)與信息技術(shù)，逐步形成的以電力系統(tǒng)為核心，涵蓋供電、供熱、供冷、供氣、電氣化交通等多個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的綜合能源網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)能源的對(duì)等交換與充分共享。能量管理系統(tǒng)是保證能源互聯(lián)網(wǎng)安全可靠高效運(yùn)行的重要組成部分，相對(duì)于傳統(tǒng)電網(wǎng)，能源互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)有大量新能源接入的、雙向互動(dòng)的能源互聯(lián)系統(tǒng)，必然要求實(shí)現(xiàn)一個(gè)能源信息實(shí)時(shí)采集、處理、分析與決策的，協(xié)同式的新一代智能能量管理系統(tǒng)，因而提出了一些新的要求：

1)可再生能源具有很大的不確定性和不可控性，同時(shí)考慮實(shí)時(shí)電價(jià)、用戶側(cè)響應(yīng)和負(fù)載變化等因素的不確定影響，給能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)帶來(lái)更為復(fù)雜的隨機(jī)特性，能源互聯(lián)網(wǎng)能量管理系統(tǒng)必須綜合考慮多個(gè)因素的影響，對(duì)受控節(jié)點(diǎn)可調(diào)度能力進(jìn)行準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)，以提高執(zhí)行方案的魯棒性。

2)隨著高級(jí)量測(cè)技術(shù)的普及和應(yīng)用，具有量測(cè)功能的智能終端數(shù)量將會(huì)大大增加，能源互聯(lián)網(wǎng)能量管理系統(tǒng)將面臨大規(guī)模決策變量的優(yōu)化處理問(wèn)題，必須具備基于大數(shù)據(jù)分析的多目標(biāo)優(yōu)化能力。

3)能源互聯(lián)網(wǎng)不僅具備傳統(tǒng)電網(wǎng)所具備的能源供應(yīng)的功能，還為各類能源生產(chǎn)者和消費(fèi)者提供了一個(gè)公共的能源交易平臺(tái)，具有互聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)放特性。能源互聯(lián)網(wǎng)中的各類節(jié)點(diǎn)存在一定的自主性，能量管理系統(tǒng)不再是簡(jiǎn)單的能量分配調(diào)度，而必須在實(shí)現(xiàn)與需求側(cè)互動(dòng)響應(yīng)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，綜合考慮各節(jié)點(diǎn)的發(fā)電能力、發(fā)電成本以及可調(diào)度能力等因素制定動(dòng)態(tài)的能量調(diào)度策略。

4)能源互聯(lián)網(wǎng)是多種能源形式的綜合能源網(wǎng)絡(luò)，有必要考慮冷、熱、電、氣等多種能流融合優(yōu)化的問(wèn)題，以有效提高能源的綜合利用效率，這也是能源互聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于智能電網(wǎng)的重要特征，其聯(lián)合能量管理與運(yùn)行控制問(wèn)題是對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的全新挑戰(zhàn)。

主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

針對(duì)未來(lái)的應(yīng)用環(huán)境對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)能量管理系統(tǒng)提出的各項(xiàng)要求，提出了基于模型預(yù)測(cè)控制的系統(tǒng)功能架構(gòu)，能夠在能量管理過(guò)程中不斷反饋校正模型參數(shù)，最大限度減少干擾和預(yù)測(cè)誤差帶來(lái)的影響;同時(shí)結(jié)合復(fù)雜信息物理系統(tǒng)一體化分析方法，提出了基于分層遞階式的系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)，采用“分解-協(xié)調(diào)”原則實(shí)現(xiàn)管理復(fù)雜度的降維。且這一能量管理系統(tǒng)的相關(guān)思路已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于山西呂梁的能源互聯(lián)網(wǎng)示范系統(tǒng)中。

解決的問(wèn)題和意義

本文針對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)在不斷發(fā)展和逐步應(yīng)用中，能源互聯(lián)網(wǎng)的能量管理面臨的控制結(jié)構(gòu)、優(yōu)化方法、通信與數(shù)據(jù)采集等方面的一系列新問(wèn)題新挑戰(zhàn)，提出了適合能源互聯(lián)網(wǎng)功能實(shí)際的分層遞階式能量管理架構(gòu)，給出了在先進(jìn)量測(cè)技術(shù)、高可靠通信技術(shù)、節(jié)點(diǎn)可調(diào)度能力預(yù)測(cè)技術(shù)、基于模型預(yù)測(cè)控制的能量?jī)?yōu)化調(diào)度技術(shù)、基于云平臺(tái)的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)等方面可能的突破方向，并介紹了一個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)示范系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)案例，為開(kāi)展本領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究和工程實(shí)踐提供參考借鑒。

后續(xù)研究

未來(lái)將進(jìn)一步深化在能源互聯(lián)網(wǎng)能量管理系統(tǒng)分層分區(qū)方法方面的研究工作以統(tǒng)籌優(yōu)化管理能源互聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備層、運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)層、能源局域網(wǎng)層、多能源局域網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)層的操作。

主要圖表

原標(biāo)題:面向能源互聯(lián)網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)研究