基于脆性指标的微电网安全评估及其多目标优化控制方法研究

Improving security, stability and economic operation of Micro-grid is the key technology of efficient use of renewable energy in large-scale. It relates to the safety and reliability, economic optimization and improving power quality of the Micro-grid and so which are the key factors of several interrelated constraints. Therefore, the project studies the micro-grid system real-time dynamic control law based on building the dynamic micro-grid security brittleness index assessment and multi-objective optimization control model; Exploring the mechanism of multi- target control optimal balance point in Micro-grid system is to get rid of the weight choosing trouble of multi-objections based on Pareto non-dominant boundary; Utopia track real-time online dynamic security evaluation is put forward which is based on micro-grid comprehensive brittleness index of energy entropy. The method reveal the nonlinear spatio-temporal dependency among each micro-source in micro-grid; Based on the framework of modern interior point theory and constraint transformation method, the characteristics of the sparse model matrix, accurate dimension reduction and fast solution method are studied. We inquire into the dynamic micro grid modeling method based on multi-agent system (MAS) under the JADE framework and real time online security assessment, multi-objective dynamic optimization method and fast reconstruction algorithm for solving the various conditions. The results of the project provide a theoretical basis and technical support for safety, economical and reliable use of renewable energy.

提高微电网安全、稳定和经济运行是大规模高效利用可再生能源发电的关键技术，其涉及微电网安全可靠、经济优化和提高电能质量等几个相互制约的关键因素。为此，本项目在构建基于脆性指标微电网安全评估、多目标动态优化控制模型的基础上，探索微电网系统实时动态控制规律；在Pareto非支配边界的基础上，探究多目标优化控制最优平衡点机理，克服多目标权重难以选择的困扰；提出基于Utopia跟踪的动态微电网能量熵综合脆性实时在线安全评估方法，揭示各微源间非线性时空相依关系；探索基于现代内点理论和约束转化方法的求解框架下，研究模型矩阵的稀疏特性，模型精确降维和快速求解方法；探讨在JADE框架下基于多智能体（MAS）动态微电网建模、在线安全评估、多目标动态优化、快速重构算法求解方法和技术，实现动态微电网系统的安全、经济、高效运行于各时间尺度的多种工况。项目研究成果为微电网系统的安全稳定经济运行提供理论依据和技术支持。

随着加大对光伏发电、风力发电、燃料电池等新能源发电的开发利用，微电网系统结构的复杂性逐渐增加，系统脆弱性日益凸显。遭遇的威胁和设备的随机故障概率也在逐步增加，有时远远超出人力所能控制的范围。特别是在电力市场放松管制以及市场自由化的环境下，电能的输出和输入取决于瞬息万变的市场需求，负荷总是存在着时空分布的不确定性，因而不可能对负荷进行完全准确的预测。电能用户的需求结构多样化、对电能的需求方式及习惯多样性，负荷的不可预测性和不稳定性变得越发严重。另外，电力市场管理机构和管理政策的更迭和新入岗人员的参与，以及各种新技术的普遍应用，再加之不断发生的自然灾害和恐怖主义袭击等人们所难以控制的不确定性因素都对微电网系统的安全运行提出了更高的要求和新的挑战。因此，对微电网系统以及含有微电网的配电网系统的实时在线脆弱性安全评估研究具有重要的研究价值。..目前提高微电网安全、稳定和经济运行是大规模高效利用可再生能源发电的关键技术，其涉及微电网安全可靠、经济优化和提高电能质量等几个相互制约的关键因素。为此，本项目研究内容首先构建基于脆性指标微电网安全评估指标体系、建立多目标动态优化控制模型；其次，在Pareto非支配边界的基础上，探究多目标优化控制最优平衡点机理，克服多目标权重难以选择的困扰，进一步探索微电网系统实时动态控制规律；项目紧接着提出基于动态微电网能量熵综合脆性实时在线安全评估方法，揭示各微源间非线性时空相依关系；再次，项目探索基于双层规划理论和约束转化方法的求解框架下，研究模型矩阵的稀疏特性，模型精确降维和快速求解方法；最后，项目探讨在JADE框架下基于多智能体动态微电网建模、在线安全评估、多目标动态优化、快速重构算法求解方法和技术基础上，实现动态微电网系统的安全、经济、高效运行于各时间尺度的多种工况。项目研究成果为微电网系统的安全稳定经济运行提供理论依据和技术支持。