能源互联网建模、分析与优化理论研究

In the book The Third Industrial Revolution, Jeremy Rifkin pointed out that an Energy Internet is the major mark of the Third Industrial Revolution that integrates Internet with renewable energy. One of sustainable development way of cyber-energy infrastructure is the Energy Internet, which integrates distribured renewable energy with advanced information and networking technology. An Energy Internet is an Internet-inspired cyber-energy WAN (wide-area networks), with the power grid as the backbone and microgrids as LAN (local-area networks). It is a cyber-energy infrastructure with local central controls and globle decentralized synergy, connected by Energy Routers in an bottom-up and open peer-to-peer way. In this project, a basic systematic architecture for Energy Internet is proposed. A multi-meta systematic modeling approach is developed for Energy Routers. Co-simulation analysis is carried out among the energy LAN, WAN and backbones. Further investigation is focused on resource scheduling for decentralized synergy of energy routing and dynamic optimization for profit maximization of service provisioning. Finally, a prototype system is achieved for semi-physical simulation and development environment. This work will provide future key technology and demonstration development for Energy Internet with a firmly theretical base.

杰里米o里夫金在《第三次工业革命》一书中指出，"第三次工业革命"的标志是互联网和可再生能源的结合而形成的新型的能源互联网。运用先进的信息和互联网的理念、方法和技术，与可再生能源相结合，构建能源互联网，成为未来信息能源基础设施一体化可持续发展的途径之一。能源互联网是以互联网理念构建的新型信息-能源融合"广域网"，它以大电网为"主干网"，以微网为"局域网"，通过能源路由器自下而上、开放对等地构建局域集中自治、广域分散协同相结合的信息能源一体化基础设施。本项目提出能源互联网基础体系架构，建立一套能源路由器多元系统建模方法，并以此为基础进行能源局域、广域和主干网联合仿真分析，进一步实现分散协同的能量路由资源调度算法和服务效益最大化系统动态优化策略，最终形成能源互联网半实物仿真系统和开发环境，为能源互联网关键技术研发与示范推广提供坚实的理论基础。

本项目结合近年来信息能源基础设施一体化发展的大趋势，开展了多个方面的基础理论和关键技术研究：从广域网，局域网和基础设施三个层面讨论信息与能源的基础设施一体化建设，提出了能源路由器作为信息与能源的基础设施一体化的解决方案，研究能源路由器建模与仿真技术；进行能源互联网信息能源一体化建模与分析，对能源互联网典型场景进行数学建模，针对一系列能源互联网典型非线性随机系统，进行了鲁棒稳定性分析与控制；实现分散协同的能量路由资源调度算法，提出基于广域能源互联网得中心化控制、分布式控制与区域划分方法；研究服务效益最大化系统动态优化策略，提出能源互联网态势感知、负荷感知预测、状态研判、无功补偿决策优化、微网运行成本最小化、能量管理随机优化等多种控制方法。所提出方法均考虑了能源互联网建设中实际所面对的负荷预测、能量调度、不确定性等具体问题，对能源互联网关键技术研发与示范推广提供了坚实的理论基础。.本项目在国际期刊和领域相关会议上发表高水平学术论文45篇。其中期刊论文18篇，会议论文27篇，SCI论文9篇，EI论文27篇，并获得多项论文奖励。编著能源互联网学术专著两部，组织国际学术会议2次，出版国际会议论文集两本。培养博士后6名，培养毕业研究生4名，在读研究生3名。