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區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)智能調(diào)控技術(shù)
包郵 區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)智能調(diào)控技術(shù)
作者：艾芊
開(kāi)本：
B5
頁(yè)數(shù)：
404
本類榜單：工業(yè)技術(shù)銷量榜
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區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)智能調(diào)控技術(shù) 版權(quán)信息
- ISBN：9787030748737
- 條形碼：9787030748737 ; 978-7-03-074873-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
- 重量：暫無(wú)
- 所屬分類：>>
區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)智能調(diào)控技術(shù) 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書(shū)全面分析綜合能源系統(tǒng)各環(huán)節(jié)涉及的理論及技術(shù)。全書(shū)共8章，包括綜合能源系統(tǒng)架構(gòu)、成員與功能，綜合能源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模理論、態(tài)勢(shì)感知技術(shù)、多主體互動(dòng)模式、優(yōu)化調(diào)度方法、控制方法與策略，以及人工智能在智能調(diào)控中的應(yīng)用、能源互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)智能調(diào)控技術(shù) 目錄
目錄
“智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備叢書(shū)”序
前言
第1章 綜合能源系統(tǒng)架構(gòu)、成員與功能 1
1.1 基本架構(gòu)和形態(tài)特征 1
1.1.1 基本架構(gòu) 1
1.1.2 形態(tài)特征 9
1.2 內(nèi)部資源與主體 15
1.2.1 主要資源及設(shè)備 15
1.2.2 利益主體劃分 19
1.2.3 建模及仿真研究熱點(diǎn) 26
1.3 綜合能量管理系統(tǒng) 31
1.3.1 系統(tǒng)框架建模及仿真研究熱點(diǎn) 32
1.3.2 整體方案 32
1.3.3 功能模塊 34
參考文獻(xiàn) 36
第2章 綜合能源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模理論 38
2.1 建模基本理論 38
2.2 多能耦合元件建！39
2.2.1 常規(guī)元件建模 39
2.2.2 區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)負(fù)荷模型結(jié)構(gòu) 46
2.2.3 含有分布式電源的廣義負(fù)荷模型 52
2.2.4 能量轉(zhuǎn)化元件建！53
2.2.5 冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)模型 55
2.3 擴(kuò)展的能源集線器模型及多能主體建模 57
2.3.1 能源集線器 57
2.3.2 不確定性的來(lái)源及分析 62
2.3.3 基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃的多能微電網(wǎng)模型 62
2.3.4 多能微電網(wǎng)日前兩階段隨機(jī)規(guī)劃方法 63
2.4 多能流建模與計(jì)算 69
2.4.1 冷系統(tǒng)建！70
2.4.2 熱力系統(tǒng)建！71
2.4.3 電力網(wǎng)絡(luò)建！72
2.4.4 天然氣網(wǎng)絡(luò)建模 73
2.4.5 其他建模方法 75
2.4.6 綜合能源系統(tǒng)混合模型求解 77
2.4.7 多能流狀態(tài)估計(jì)量測(cè)冗余擴(kuò)展 80
2.4.8 綜合能源系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)設(shè)計(jì) 81
2.5 多能流狀態(tài)估計(jì)算例分析 82
2.5.1 熱電氣耦合系統(tǒng)安全運(yùn)行算例分析 82
2.5.2 明珠工業(yè)園綜合能源系統(tǒng)故障分析 85
2.6 小結(jié) 86
參考文獻(xiàn) 87
第3章 綜合能源系統(tǒng)態(tài)勢(shì)感知技術(shù) 89
3.1 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù) 89
3.1.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的綜合能源系統(tǒng)態(tài)勢(shì)感知方案 89
3.1.2 隨機(jī)矩陣模型及其基礎(chǔ)理論 91
3.1.3 隨機(jī)矩陣模型分析技術(shù) 95
3.1.4 深度學(xué)習(xí)技術(shù) 97
3.2 基于大數(shù)據(jù)分析的態(tài)勢(shì)感知 101
3.2.1 針對(duì)竊電監(jiān)測(cè)的態(tài)勢(shì)要素采集 105
3.2.2 針對(duì)即插即用能量組織日前負(fù)荷預(yù)測(cè)的態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè) 113
3.2.3 針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的態(tài)勢(shì)理解 117
3.3 云-邊計(jì)算 123
3.3.1 研究現(xiàn)狀 123
3.3.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的用戶用電信息動(dòng)態(tài)感知與在線優(yōu)化調(diào)控研究 125
3.4 小結(jié) 126
參考文獻(xiàn) 126
第4章 綜合能源系統(tǒng)多主體互動(dòng)模式 130
4.1 多主體分析 130
4.1.1 多主體模式 130
4.1.2 多主體內(nèi)部市場(chǎng)機(jī)制 131
4.2 多主體組合優(yōu)化 132
4.2.1 基于合作博弈的組合優(yōu)化模型 132
4.2.2 算例1分析 136
4.2.3 基于模糊聯(lián)盟的組合優(yōu)化機(jī)制 141
4.2.4 算例2分析 152
4.3 主從博弈運(yùn)行模式 159
4.3.1 施塔克爾貝格博弈 159
4.3.2 博弈流程 162
4.3.3 博弈上層子模型 163
4.3.4 博弈下層子模型 165
4.3.5 綜合能源系統(tǒng)負(fù)荷率及需求響應(yīng)負(fù)荷滲透率 166
4.3.6 模型求解 167
4.3.7 算例分析 171
4.4 非完全信息下的雙層博弈運(yùn)行模式 178
4.4.1 多主體雙層博弈策略 180
4.4.2 冷熱電日前調(diào)度合作博弈 181
4.4.3 非完全信息下的非合作競(jìng)價(jià)博弈 184
4.4.4 算例仿真 186
4.4.5 策略式博弈的局部納什均衡性證明 190
4.5 納什談判運(yùn)行模式 191
4.5.1 納什談判 191
4.5.2 基于納什談判的多產(chǎn)消者綜合能源系統(tǒng) 193
4.5.3 基于納什談判的多產(chǎn)消者聯(lián)合互動(dòng)模型 198
4.5.4 基于ADMM的分布式求解 200
參考文獻(xiàn) 204
第5章 綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法 207
5.1 綜合能源系統(tǒng)調(diào)度框架 207
5.1.1 綜合能源系統(tǒng)基本架構(gòu) 207
5.1.2 綜合能源系統(tǒng)信息集成 209
5.1.3 綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度 211
5.1.4 區(qū)域綜合能源調(diào)度典型求解算法 217
5.2 綜合能源需求響應(yīng) 220
5.2.1 需求響應(yīng)終端 220
5.2.2 需求響應(yīng)管理體系 222
5.2.3 需求響應(yīng)優(yōu)化控制 223
5.2.4 需求響應(yīng)激勵(lì)模式與互動(dòng)模型 225
5.3 多時(shí)間尺度協(xié)調(diào)調(diào)度 239
5.3.1 多時(shí)間尺度需求響應(yīng)資源調(diào)度框架 239
5.3.2 多時(shí)間尺度優(yōu)化調(diào)度模型 240
5.4 小結(jié) 251
參考文獻(xiàn) 251
第6章 綜合能源系統(tǒng)控制方法與策略 254
6.1 區(qū)域能源網(wǎng)經(jīng)典控制架構(gòu) 254
6.1.1 直流微電網(wǎng)控制架構(gòu) 254
6.1.2 交流微電網(wǎng)控制架構(gòu) 259
6.1.3 交直流混合微電網(wǎng)的運(yùn)行控制 261
6.2 區(qū)域能源網(wǎng)控制器控制方法 262
6.2.1 微電網(wǎng)控制策略 262
6.2.2 微電網(wǎng)元件控制器設(shè)計(jì) 268
6.3 基于分布式人工智能(多智能體系統(tǒng))的控制框架 273
6.3.1 多智能體的概念 273
6.3.2 多智能體概念圖與BDI模型 274
6.3.3 基于多智能體的分層控制結(jié)構(gòu) 277
6.3.4 多智能體技術(shù)的應(yīng)用舉例 279
6.4 基于協(xié)同論的一致性控制技術(shù) 286
6.4.1 自動(dòng)發(fā)電控制概要 286
6.4.2 多智能體一致性算法研究現(xiàn)狀 286
6.4.3 基于等微增率的一致性算法 287
6.4.4 基于多智能體一致性的下垂控制策略 290
參考文獻(xiàn) 296
第7章 人工智能在智能調(diào)控中的應(yīng)用 297
7.1 機(jī)器學(xué)習(xí) 297
7.1.1 支持向量機(jī) 298
7.1.2 決策樹(shù) 306
7.2 深度強(qiáng)化學(xué)習(xí) 313
7.2.1 概述 313
7.2.2 深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ) 315
7.2.3 需求響應(yīng)中的應(yīng)用 320
7.2.4 能量調(diào)度管理中的應(yīng)用 323
7.2.5 電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定分析與控制決策 328
7.3 群智能算法 331
7.3.1 蟻群優(yōu)化算法 332
7.3.2 粒子群優(yōu)化算法 340
參考文獻(xiàn) 348
第8章 能源互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 353
8.1 現(xiàn)有示范工程 353
8.1.1 關(guān)于推進(jìn)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn) 353
8.1.2 國(guó)內(nèi)首批能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目工程 356
8.1.3 國(guó)外相關(guān)研究和實(shí)踐 360
8.1.4 基于多智能體系統(tǒng)的能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目 361
8.2 高新技術(shù)的應(yīng)用 362
8.2.1 多能互補(bǔ)集成優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù) 362
8.2.2 基于多智能體系統(tǒng)的能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 368
8.2.3 虛擬電廠技術(shù) 377
8.2.4 分布式信息管理區(qū)塊鏈技術(shù) 379
8.3 未來(lái)形態(tài)與發(fā)展趨勢(shì) 381
8.3.1 能源細(xì)胞-組織視角下的能源互聯(lián)網(wǎng) 381
8.3.2 多能分布式優(yōu)化研究的挑戰(zhàn)與展望 383
8.3.3 基于多智能體系統(tǒng)的能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)前景展望 385
8.3.4 能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生及其應(yīng)用 386
參考文獻(xiàn) 387
“智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備叢書(shū)”序
前言
第1章 綜合能源系統(tǒng)架構(gòu)、成員與功能 1
1.1 基本架構(gòu)和形態(tài)特征 1
1.1.1 基本架構(gòu) 1
1.1.2 形態(tài)特征 9
1.2 內(nèi)部資源與主體 15
1.2.1 主要資源及設(shè)備 15
1.2.2 利益主體劃分 19
1.2.3 建模及仿真研究熱點(diǎn) 26
1.3 綜合能量管理系統(tǒng) 31
1.3.1 系統(tǒng)框架建模及仿真研究熱點(diǎn) 32
1.3.2 整體方案 32
1.3.3 功能模塊 34
參考文獻(xiàn) 36
第2章 綜合能源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模理論 38
2.1 建模基本理論 38
2.2 多能耦合元件建！39
2.2.1 常規(guī)元件建模 39
2.2.2 區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)負(fù)荷模型結(jié)構(gòu) 46
2.2.3 含有分布式電源的廣義負(fù)荷模型 52
2.2.4 能量轉(zhuǎn)化元件建！53
2.2.5 冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)模型 55
2.3 擴(kuò)展的能源集線器模型及多能主體建模 57
2.3.1 能源集線器 57
2.3.2 不確定性的來(lái)源及分析 62
2.3.3 基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃的多能微電網(wǎng)模型 62
2.3.4 多能微電網(wǎng)日前兩階段隨機(jī)規(guī)劃方法 63
2.4 多能流建模與計(jì)算 69
2.4.1 冷系統(tǒng)建！70
2.4.2 熱力系統(tǒng)建！71
2.4.3 電力網(wǎng)絡(luò)建！72
2.4.4 天然氣網(wǎng)絡(luò)建模 73
2.4.5 其他建模方法 75
2.4.6 綜合能源系統(tǒng)混合模型求解 77
2.4.7 多能流狀態(tài)估計(jì)量測(cè)冗余擴(kuò)展 80
2.4.8 綜合能源系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)設(shè)計(jì) 81
2.5 多能流狀態(tài)估計(jì)算例分析 82
2.5.1 熱電氣耦合系統(tǒng)安全運(yùn)行算例分析 82
2.5.2 明珠工業(yè)園綜合能源系統(tǒng)故障分析 85
2.6 小結(jié) 86
參考文獻(xiàn) 87
第3章 綜合能源系統(tǒng)態(tài)勢(shì)感知技術(shù) 89
3.1 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù) 89
3.1.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的綜合能源系統(tǒng)態(tài)勢(shì)感知方案 89
3.1.2 隨機(jī)矩陣模型及其基礎(chǔ)理論 91
3.1.3 隨機(jī)矩陣模型分析技術(shù) 95
3.1.4 深度學(xué)習(xí)技術(shù) 97
3.2 基于大數(shù)據(jù)分析的態(tài)勢(shì)感知 101
3.2.1 針對(duì)竊電監(jiān)測(cè)的態(tài)勢(shì)要素采集 105
3.2.2 針對(duì)即插即用能量組織日前負(fù)荷預(yù)測(cè)的態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè) 113
3.2.3 針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的態(tài)勢(shì)理解 117
3.3 云-邊計(jì)算 123
3.3.1 研究現(xiàn)狀 123
3.3.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的用戶用電信息動(dòng)態(tài)感知與在線優(yōu)化調(diào)控研究 125
3.4 小結(jié) 126
參考文獻(xiàn) 126
第4章 綜合能源系統(tǒng)多主體互動(dòng)模式 130
4.1 多主體分析 130
4.1.1 多主體模式 130
4.1.2 多主體內(nèi)部市場(chǎng)機(jī)制 131
4.2 多主體組合優(yōu)化 132
4.2.1 基于合作博弈的組合優(yōu)化模型 132
4.2.2 算例1分析 136
4.2.3 基于模糊聯(lián)盟的組合優(yōu)化機(jī)制 141
4.2.4 算例2分析 152
4.3 主從博弈運(yùn)行模式 159
4.3.1 施塔克爾貝格博弈 159
4.3.2 博弈流程 162
4.3.3 博弈上層子模型 163
4.3.4 博弈下層子模型 165
4.3.5 綜合能源系統(tǒng)負(fù)荷率及需求響應(yīng)負(fù)荷滲透率 166
4.3.6 模型求解 167
4.3.7 算例分析 171
4.4 非完全信息下的雙層博弈運(yùn)行模式 178
4.4.1 多主體雙層博弈策略 180
4.4.2 冷熱電日前調(diào)度合作博弈 181
4.4.3 非完全信息下的非合作競(jìng)價(jià)博弈 184
4.4.4 算例仿真 186
4.4.5 策略式博弈的局部納什均衡性證明 190
4.5 納什談判運(yùn)行模式 191
4.5.1 納什談判 191
4.5.2 基于納什談判的多產(chǎn)消者綜合能源系統(tǒng) 193
4.5.3 基于納什談判的多產(chǎn)消者聯(lián)合互動(dòng)模型 198
4.5.4 基于ADMM的分布式求解 200
參考文獻(xiàn) 204
第5章 綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法 207
5.1 綜合能源系統(tǒng)調(diào)度框架 207
5.1.1 綜合能源系統(tǒng)基本架構(gòu) 207
5.1.2 綜合能源系統(tǒng)信息集成 209
5.1.3 綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度 211
5.1.4 區(qū)域綜合能源調(diào)度典型求解算法 217
5.2 綜合能源需求響應(yīng) 220
5.2.1 需求響應(yīng)終端 220
5.2.2 需求響應(yīng)管理體系 222
5.2.3 需求響應(yīng)優(yōu)化控制 223
5.2.4 需求響應(yīng)激勵(lì)模式與互動(dòng)模型 225
5.3 多時(shí)間尺度協(xié)調(diào)調(diào)度 239
5.3.1 多時(shí)間尺度需求響應(yīng)資源調(diào)度框架 239
5.3.2 多時(shí)間尺度優(yōu)化調(diào)度模型 240
5.4 小結(jié) 251
參考文獻(xiàn) 251
第6章 綜合能源系統(tǒng)控制方法與策略 254
6.1 區(qū)域能源網(wǎng)經(jīng)典控制架構(gòu) 254
6.1.1 直流微電網(wǎng)控制架構(gòu) 254
6.1.2 交流微電網(wǎng)控制架構(gòu) 259
6.1.3 交直流混合微電網(wǎng)的運(yùn)行控制 261
6.2 區(qū)域能源網(wǎng)控制器控制方法 262
6.2.1 微電網(wǎng)控制策略 262
6.2.2 微電網(wǎng)元件控制器設(shè)計(jì) 268
6.3 基于分布式人工智能(多智能體系統(tǒng))的控制框架 273
6.3.1 多智能體的概念 273
6.3.2 多智能體概念圖與BDI模型 274
6.3.3 基于多智能體的分層控制結(jié)構(gòu) 277
6.3.4 多智能體技術(shù)的應(yīng)用舉例 279
6.4 基于協(xié)同論的一致性控制技術(shù) 286
6.4.1 自動(dòng)發(fā)電控制概要 286
6.4.2 多智能體一致性算法研究現(xiàn)狀 286
6.4.3 基于等微增率的一致性算法 287
6.4.4 基于多智能體一致性的下垂控制策略 290
參考文獻(xiàn) 296
第7章 人工智能在智能調(diào)控中的應(yīng)用 297
7.1 機(jī)器學(xué)習(xí) 297
7.1.1 支持向量機(jī) 298
7.1.2 決策樹(shù) 306
7.2 深度強(qiáng)化學(xué)習(xí) 313
7.2.1 概述 313
7.2.2 深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ) 315
7.2.3 需求響應(yīng)中的應(yīng)用 320
7.2.4 能量調(diào)度管理中的應(yīng)用 323
7.2.5 電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定分析與控制決策 328
7.3 群智能算法 331
7.3.1 蟻群優(yōu)化算法 332
7.3.2 粒子群優(yōu)化算法 340
參考文獻(xiàn) 348
第8章 能源互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 353
8.1 現(xiàn)有示范工程 353
8.1.1 關(guān)于推進(jìn)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn) 353
8.1.2 國(guó)內(nèi)首批能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目工程 356
8.1.3 國(guó)外相關(guān)研究和實(shí)踐 360
8.1.4 基于多智能體系統(tǒng)的能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目 361
8.2 高新技術(shù)的應(yīng)用 362
8.2.1 多能互補(bǔ)集成優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù) 362
8.2.2 基于多智能體系統(tǒng)的能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 368
8.2.3 虛擬電廠技術(shù) 377
8.2.4 分布式信息管理區(qū)塊鏈技術(shù) 379
8.3 未來(lái)形態(tài)與發(fā)展趨勢(shì) 381
8.3.1 能源細(xì)胞-組織視角下的能源互聯(lián)網(wǎng) 381
8.3.2 多能分布式優(yōu)化研究的挑戰(zhàn)與展望 383
8.3.3 基于多智能體系統(tǒng)的能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)前景展望 385
8.3.4 能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生及其應(yīng)用 386
參考文獻(xiàn) 387
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區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)智能調(diào)控技術(shù) 節(jié)選
第1章 綜合能源系統(tǒng)架構(gòu)、成員與功能 綜合能源系統(tǒng)是當(dāng)今能源行業(yè)*具創(chuàng)新性的領(lǐng)域之一，也是目前很多能源互聯(lián)網(wǎng)、智慧能源、“互聯(lián)網(wǎng)+”等概念工程的實(shí)施對(duì)象。能源互聯(lián)網(wǎng)在規(guī)模上可大致分為跨國(guó)或跨洲大型能源基地之間的能源互聯(lián)網(wǎng)、國(guó)家*骨干能源互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市能源互聯(lián)網(wǎng)和園區(qū)型能源互聯(lián)網(wǎng)等[1]。其中跨國(guó)或跨洲大型能源基地之間的能源互聯(lián)網(wǎng)、國(guó)家*骨干能源互聯(lián)網(wǎng)隸屬于廣域型能源互聯(lián)網(wǎng)范疇，該類型能源互聯(lián)網(wǎng)有助于實(shí)現(xiàn)跨國(guó)、跨洲大型能源基地可再生能源生產(chǎn)、傳輸及交易，以輸送大規(guī)模可再生能源為主要目的，具有廣域資源配置與需求調(diào)節(jié)的能力，是解決可持續(xù)能源供應(yīng)的重要手段之一。智慧城市能源互聯(lián)網(wǎng)、園區(qū)型能源互聯(lián)網(wǎng)則屬于區(qū)域型能源互聯(lián)網(wǎng)范疇。區(qū)域型能源互聯(lián)網(wǎng)更關(guān)注能源系統(tǒng)的神經(jīng)末梢[2]，一般是由供能側(cè)電源、分布式能源、儲(chǔ)能元件、負(fù)荷等構(gòu)成的綜合能源系統(tǒng)，具有高效、安全、可控的特點(diǎn)。 本章將重點(diǎn)關(guān)注綜合能源系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)，首先總結(jié)目前綜合能源系統(tǒng)的典型架構(gòu)和形態(tài)特征；其次介紹綜合能源系統(tǒng)中主要的產(chǎn)能側(cè)、用能側(cè)和儲(chǔ)能側(cè)主體及設(shè)備，并闡述目前綜合能源系統(tǒng)信息和物理建模及仿真的研究熱點(diǎn)；*后分析綜合能量管理系統(tǒng)的整體方案和主要功能。 1.1 基本架構(gòu)和形態(tài)特征 1.1.1 基本架構(gòu) 1.系統(tǒng)運(yùn)行架構(gòu) 綜合能源系統(tǒng)是基于能源互聯(lián)網(wǎng)的大框架運(yùn)行的，故本節(jié)將從頂層設(shè)計(jì)的角度簡(jiǎn)要介紹目前能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的幾種常見(jiàn)系統(tǒng)架構(gòu)。 從能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成來(lái)看，綜合能源系統(tǒng)一般由四種分布式自治系統(tǒng)耦合而成，分別是電力系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)和信息互聯(lián)網(wǎng)[3]。其中，電力系統(tǒng)承擔(dān)著轉(zhuǎn)換各種能源的任務(wù)，而且和天然氣系統(tǒng)及交通系統(tǒng)有硬軟件上的耦合。比如，在熱電聯(lián)供（combined heat and power，CHP）系統(tǒng)中，實(shí)施以熱定電還是以電定熱策略受電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)用戶的需求影響；再比如，交通系統(tǒng)中電動(dòng)汽車充電樁的布局會(huì)對(duì)電動(dòng)汽車行駛行為造成影響，反之亦然。 能源路由器作為能源互聯(lián)網(wǎng)的核心設(shè)備之一，主要負(fù)責(zé)綜合能源系統(tǒng)之間的交互過(guò)程管理。其本身除了可以看作一個(gè)多級(jí)變換器系統(tǒng)外，還應(yīng)和信息網(wǎng)絡(luò)緊密耦合。能源路由器可以在輸電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)提供靈活的交直流端口，從而以此為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)交直流電網(wǎng)互聯(lián)，開(kāi)發(fā)便于分布式電源（distributed generation，DG）、儲(chǔ)能裝置、電動(dòng)汽車和汽車充電樁等設(shè)備“即插即用”的終端接口。同時(shí)，由于能源路由器和信息網(wǎng)絡(luò)有緊密聯(lián)系，所以還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、采集和控制各端口的電氣量，為整個(gè)系統(tǒng)提供完善的運(yùn)行依據(jù)，以滿足多種網(wǎng)絡(luò)的管理與調(diào)度需求。圖1-1所示結(jié)構(gòu)重點(diǎn)體現(xiàn)了能源路由器的作用和能源局域網(wǎng)的宏觀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 在能源互聯(lián)網(wǎng)中，能源路由器的功能具體分為以下幾個(gè)方面[4]。 （1）能源控制。在能源互聯(lián)網(wǎng)中，骨干網(wǎng)絡(luò)仍將承擔(dān)能源遠(yuǎn)距離傳輸?shù)墓δ埽植际侥茉磫卧粌H是能源負(fù)荷，也是重要的能源供應(yīng)來(lái)源，實(shí)現(xiàn)不同特征能源流融合是能源路由器必須具備的功能。**，能源路由器必須保證流入能源的質(zhì)量滿足需求；第二，能源路由器應(yīng)能夠保證能源的合理流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)恰當(dāng)數(shù)量的能源流向恰當(dāng)?shù)呢?fù)荷；第三，能源路由器能夠及時(shí)監(jiān)控能源流的質(zhì)量，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)保證能源流的安全流動(dòng)。 （2）信息保障。信息是決定能源路由器控制策略恰當(dāng)與否的關(guān)鍵，準(zhǔn)確性和時(shí)效性尤為重要。一方面，要求所有策略的選擇都能夠受到*廣泛信息的支持，避免片面信息引起決策失誤；另一方面，要求所有信息必須被及時(shí)傳送，避免過(guò)時(shí)信息的影響。兼容（或具備）信息通信和信息處理功能是能源路由器有效運(yùn)行的必然要求，要求各能源路由器不僅能夠分享其管理范圍內(nèi)所收集的實(shí)時(shí)信息，還能夠?qū)Φ玫降男畔⑦M(jìn)行處理和利用。 （3）定制化需求管理。支持用戶個(gè)性化能源使用策略是能源互聯(lián)網(wǎng)的主要功能之一，其實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)在于支持用戶和能源互聯(lián)網(wǎng)的交互。一方面，用戶可以根據(jù)當(dāng)前的能源供應(yīng)形勢(shì)調(diào)整自己的能源使用策略，能源互聯(lián)網(wǎng)根據(jù)所有用戶能源策略制定能源供應(yīng)模式滿足用戶需求；另一方面，能源互聯(lián)網(wǎng)會(huì)搜集不同用戶的能源使用數(shù)據(jù)，從中計(jì)算出相應(yīng)的能源使用規(guī)律，制定合理的能源使用策略，并將其反饋給用戶，供用戶選擇。因此，能源路由器應(yīng)具有接收和處理所管理區(qū)域內(nèi)用戶請(qǐng)求的能力，并且能夠及時(shí)準(zhǔn)確地將能源價(jià)格等反映當(dāng)前能源供應(yīng)形勢(shì)的信息反饋給用戶。 （4）網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)同樣重要，實(shí)時(shí)保持網(wǎng)絡(luò)的可用性、可擴(kuò)展性、可靠性、可生存性、安全性等是追求的目標(biāo)。能源路由器為實(shí)施網(wǎng)絡(luò)管理提供了天然介質(zhì)，設(shè)置管理功能模塊，開(kāi)發(fā)針對(duì)性的管理協(xié)議對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)具有重要的意義。從功能角度看，管理功能應(yīng)包括網(wǎng)絡(luò)的接入識(shí)別、管理策略的遠(yuǎn)程部署、異常處理和修復(fù)以及日志文件的設(shè)定與管理等。 能源轉(zhuǎn)換器（energy converter）和能源集線器（energy hub，EH）屬于綜合能源系統(tǒng)的核心部件。能源轉(zhuǎn)換器（或能源開(kāi)關(guān)）是基于信息技術(shù)的電力電子器件，它不僅可以改變電網(wǎng)電壓水平，而且可以轉(zhuǎn)換電力存在形式，從而實(shí)現(xiàn)電力隔離、輸電、電能質(zhì)量控制等。在結(jié)構(gòu)上，能源轉(zhuǎn)換器和能源路由器近似，皆可以進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換。能源集線器單元（或能量樞紐）實(shí)際上是不同能源基礎(chǔ)設(shè)施和/或負(fù)荷之間的接口。在能源集線器內(nèi)，能量可以通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備、壓縮機(jī)、變壓器、電力電子設(shè)備等一系列設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)換，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可利用其他能源網(wǎng)絡(luò)來(lái)滿足本能源系統(tǒng)的部分負(fù)荷。由此可知，能源集線器有利于解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題，從而降低擁塞發(fā)生的概率，提高生產(chǎn)效率和能源利用率。能源集線器的另一大優(yōu)點(diǎn)是，配電網(wǎng)中的配電公司（distribution system company，DISCO）可以只管理能源集線器所在配電網(wǎng)絡(luò)的輸入量，而不需要管理集線器的輸出，而配電網(wǎng)的需求側(cè)管理可以由能源集線器代理來(lái)支持，因此，管理程序?qū)⒏雍?jiǎn)化。 圍繞能源路由器、能源轉(zhuǎn)換器（或能源集線器）和能源接口設(shè)計(jì)能源互聯(lián)網(wǎng)的廣義與狹義架構(gòu)，如圖1-2所示。這種結(jié)構(gòu)的側(cè)重點(diǎn)也在于能源路由器，層次較為清晰，并且強(qiáng)調(diào)了交通網(wǎng)絡(luò)、傳統(tǒng)電網(wǎng)和傳統(tǒng)一次能源的作用。 信息與能源融合的實(shí)現(xiàn)途徑是形成具有廣域感知、在線辨識(shí)、超實(shí)時(shí)仿真、滾動(dòng)閉環(huán)控制功能的物理信息融合層，它并不以獨(dú)立的物理形態(tài)存在，而是從功能上實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的無(wú)縫銜接，控制單元之間的協(xié)同互動(dòng)。信息與能源融合下能源互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行架構(gòu)[5]主要包括4個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)！ （1）系統(tǒng)范圍內(nèi)裝設(shè)海量信息采集和傳感設(shè)備，采集基于同步時(shí)標(biāo)，包括電壓、電流、設(shè)備狀態(tài)等在內(nèi)的節(jié)點(diǎn)信息，具備全狀態(tài)觀測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備運(yùn)行工況的物理量信息，*大限度地降低系統(tǒng)狀態(tài)和參數(shù)的不可觀性和隨機(jī)性。 （2）經(jīng)由電力專網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，按照信息的不同內(nèi)容和屬性將信息傳輸至分布在全網(wǎng)各處的控制單元和控制中心，通信信息系統(tǒng)具有高可靠性和安全性，并對(duì)傳輸延時(shí)和數(shù)據(jù)丟失具有量化預(yù)測(cè)和建模能力。 （3）控制單元，如能源路由器，是能源互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行能量控制的智能裝置，兼具局部智能決策和閉環(huán)控制功能，通過(guò)大功率電力電子控制技術(shù)對(duì)功率方向、容量、質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，通過(guò)軟件密集型嵌入式系統(tǒng)對(duì)控制策略進(jìn)行實(shí)時(shí)更新和智能決策，軟件系統(tǒng)和控制策略的靈活性將使控制單元對(duì)不同運(yùn)行工況和需求場(chǎng)景具有自適應(yīng)性。 （4）控制中心與控制單元共同構(gòu)成分層式智能決策體系，控制中心以海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、云計(jì)算為基礎(chǔ)，通過(guò)擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)估計(jì)、多尺度負(fù)荷-發(fā)電預(yù)測(cè)、擾動(dòng)識(shí)別、超實(shí)時(shí)仿真、在線參數(shù)辨識(shí)等功能實(shí)現(xiàn)物理系統(tǒng)在數(shù)字環(huán)境下的同步鏡像運(yùn)行和控制決策生成？刂浦行膹娜到y(tǒng)*優(yōu)運(yùn)行的角度為控制單元提供模型、參數(shù)和輔助決策依據(jù)。 2.分層分布式控制架構(gòu)[6] 綜合能源系統(tǒng)在源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)一體化縱向互聯(lián)方面具有可再生能源發(fā)電滲透率較高、混合潮流雙向流動(dòng)、大規(guī)模分布式設(shè)備平等接入、即插即用等特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的集中式調(diào)控方法需要建立一個(gè)非線性高維優(yōu)化模型，并設(shè)計(jì)一個(gè)能夠處理海量數(shù)據(jù)的集中控制器用于判斷網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀況，計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，且通信延遲問(wèn)題使其計(jì)算準(zhǔn)確性無(wú)法保障。同時(shí)，大量分布式設(shè)備的即插即用使能源互聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能隨時(shí)發(fā)生變化，集中式優(yōu)化方案將難以適用。針對(duì)上述問(wèn)題，分層分布式優(yōu)化方法逐漸成為能源互聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行與控制的研究熱點(diǎn)，與多智能體系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合為能源互聯(lián)網(wǎng)的智能調(diào)控提供了有效解決途徑。 相較于分布式控制，分層控制策略研究起步較早并已在電力系統(tǒng)中獲得了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)分層方式通常是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，如先按照電壓等級(jí)分層，再考慮地域和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)一步分為若干區(qū)域。這樣的分層方式在應(yīng)對(duì)故障隔離、局部系統(tǒng)變更等情況時(shí)具有明顯優(yōu)勢(shì)，有利于提高系統(tǒng)整體的可靠性、靈活性及可擴(kuò)展性。然而，多區(qū)域多層次的協(xié)調(diào)控制會(huì)造成大量的通信延時(shí)問(wèn)題，影響系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率；诖，有學(xué)者提出按照功能進(jìn)行分層的思路，將能源互聯(lián)網(wǎng)視為由能源路由器層、能源交換機(jī)層和能量接口層組成的三層結(jié)構(gòu)，分別實(shí)現(xiàn)區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的連接、能源子網(wǎng)與能源路由器的連接以及分布式設(shè)備與能源子網(wǎng)的連接。采用功能分層控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行能量平衡控制、供能質(zhì)量調(diào)節(jié)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度，不僅提高了系統(tǒng)整體運(yùn)行效率，而且易于實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化。 基于物理與功能分層優(yōu)化調(diào)控策略的思想，圖1-3中給出了能源互聯(lián)網(wǎng)的基本控制架構(gòu)示意圖。在該分層分布式控制架構(gòu)下，能源互聯(lián)網(wǎng)中的多個(gè)能源子網(wǎng)通過(guò)主干網(wǎng)架實(shí)現(xiàn)多種能源的功率交換，其控制方式與傳統(tǒng)模式的不同主要體現(xiàn)在信息流的交互方面。每個(gè)能源子網(wǎng)都具有一個(gè)或少量主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)自治節(jié)點(diǎn)，其中，主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息互聯(lián)起到了關(guān)鍵作用。一方面，主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)通過(guò)兩種路徑與外界相連，一種是與上級(jí)控制層直接互聯(lián)，另一種是與相鄰能源子網(wǎng)的主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)相連。正常運(yùn)行時(shí)，鄰接主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)間的信息交互即可實(shí)現(xiàn)廣域的分布式調(diào)控；特殊或緊急情況下上級(jí)控制層可直接將控制指令下達(dá)給各個(gè)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)集中與分布式控制的統(tǒng)一。另一方面，主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)將從外界收集到的信息匯總整理，并轉(zhuǎn)發(fā)給所在能源子網(wǎng)內(nèi)相鄰的自治節(jié)點(diǎn)，再由自治節(jié)點(diǎn)間的鄰接信息通道將信息傳遞給其余自治節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的分布式調(diào)控。 分布式協(xié)同控制方法在處理能源互聯(lián)網(wǎng)中大量分布式能源不確定性與波動(dòng)性的底層控制問(wèn)題上表現(xiàn)出巨大潛力。分布式調(diào)控手段無(wú)須建設(shè)復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)各分布式可控單元與其他鄰近單元通信，結(jié)合收集到的有限狀態(tài)信息進(jìn)行迭代控制，取代了傳統(tǒng)集中控制器的作用，并可在“激勵(lì)-響應(yīng)”模式下快速響應(yīng)分布式設(shè)備的頻繁狀態(tài)波動(dòng)。 實(shí)現(xiàn)分層分布式優(yōu)化策略需要具有自治控制和響應(yīng)調(diào)控指令能力的分布式可控單元的參與，而這些分布式可控單元就相當(dāng)于不同的智能體，一同構(gòu)成了多智能體系統(tǒng)（multi-agent system，MAS）。多智能體系統(tǒng)也稱為多代理系統(tǒng)，廣義來(lái)講，多智能體系統(tǒng)可視為分布式人工智能技術(shù)的應(yīng)用，其中的每個(gè)智能體能夠充分發(fā)揮自主性并具有與系統(tǒng)中其他智能體交互、協(xié)調(diào)、達(dá)成一致的社會(huì)能力[7]。 在多智能體系統(tǒng)中，每個(gè)智能體（Agent）可依據(jù)圖1-4中的工作流程按照不同
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