CPSS架构下社区微电网互动式能量管理方法研究
发布时间：2021-11-12 18:12
促进可再生能源高水平供应和高效率消纳是目前推进能源转型的主要任务。作为分布式可再生能源最有效的应用方式之一,微电网将成为未来社区供电的主要形式。信息技术的发展与融入将使社区微电网的数据更加实时、透明,有助于提高微电网的需求侧管理水平。同时,信息系统和物理系统的高度耦合也为其可靠性评估带来了新的挑战。本文聚焦新形势下的社区微电网能量管理问题,主要完成了以下两方面研究:（1）面向社区微电网需求侧,构建和分析了社区微电网信息-物理-社会系统（CyberPhysical-Social System,CPSS）架构,提出了涵盖“供需互动”和“虚实互动”的社区微电网互动式能量管理方法。首先,基于平行控制理论ACP方法构建社区微电网的互动式能量管理模型,建立与实际系统相对应的平行控制系统,并通过实际系统与平行系统之间的交互实现微电网能量管理目标。然后,针对电力用户的社会属性,提出以网络“引导信息”为媒介的需求侧引导控制策略。其次,为解决用户侧行为建模问题,构建“虚拟社区”作为用户侧在信息空间中的行为映射,模仿电力用户的决策行为,并基于马尔可夫过程和贝叶斯在线学习构建其基础模型,应用协同过滤算法对模型...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
社区微电网的基本结构
华南理工大学硕士学位论文14图2-2社区微电网的CPSS架构将社区微电网系统划分为物理层，信息层和社会层三层结构。物理层和社会层分别通过电力物联网和互联网与信息层紧密耦合，形成一个复杂网络。各层次具体内容如下：1）物理层：光伏阵列，风力发电机，柴油发动机等发电单元、储能单元、以及负荷单元，构成了社区微电网的物理层。微电网通过公共耦合点连接到配电网。每个单元模块均包含电力电子变换器，传感器和控制器。发电或负荷单元通过电力电子变换器和智能开关连接到总线。传感器收集每个单元的物理信息并将其上传到信息层，控制器下发来自信息层的控制指令。2）社会层：社区微电网中的个体分为两种角色，微电网运营商和电力用户。在本文中，由于微电网运营商决策目标是量化指标（例如电能质量、供需平衡等），操作对象是可控、可解析的物理系统，因此，运营商是绝对理性的个体，总是根据利益最大化的目标做出决策（如控制发电单元的发电量）。电力用户是社区中的能源消费者，由于其决策目标无法量化表示，即这些决策并不以单一的经济效益为目标，而是受到心理和经济行
系统得以实现的关键。 社区微电网 CPSS 的能量管理问题可通过 ACP 方法解决。需明确社区微电网互动式能量管理的目的是通过供需互动提高微电网的可再生能源利用率和微电网的经济效益，这与社区微电网运营商的目的一致，因此，初步构建社区微电网能量管理系统平行控制模式如图 3-1 所示，即在系统中构建与实际系统相对应的平行系统，并搭建与社区电力用户相对应的虚拟社区，模仿用户行为，通过平行系统的运行进行策略筛选，然后在实际系统中执行策略，形成一个在线的信息-物理-社会相融合的大闭环过程，从而达到提高可再生能源利用率和经济效益的优化目的（详见 3.4 节）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]城市轨道交通CPSS平台构建研究[J]. 董西松,沈震,熊刚,朱凤华,胡斌. 自动化学报. 2019(04)
[2]基于几何分布的微电网孤岛运行可靠性快速概率评估[J]. 张杰,管霖,黄振琳. 电力系统自动化. 2018(20)
[3]主从控制孤岛运行微电网的短期可靠性评估[J]. 彭寒梅,郭颖聪,昌玲,李帅虎,李辉. 电网技术. 2018(02)
[4]信息–物理–社会融合的智慧能源调度机器人及其知识自动化:框架、技术与挑战[J]. 程乐峰,余涛,张孝顺,殷林飞,瞿凯平. 中国电机工程学报. 2018(01)
[5]基于关联特性矩阵的电网信息物理系统耦合建模方法[J]. 薛禹胜,李满礼,罗剑波,倪明,陈倩,汤奕. 电力系统自动化. 2018(02)
[6]求解含储能装置的微电网动态最优潮流的对偶半定规划方法[J]. 郑佳滨,刘明波,谢敏. 电网技术. 2017(09)
[7]微电网改进多时间尺度能量管理模型[J]. 窦晓波,徐忞慧,董建达,全相军,吴在军,孙建龙. 电力系统自动化. 2016(09)
[8]考虑监视与控制功能的电网信息物理系统可靠性评估[J]. 郭嘉,韩宇奇,郭创新,李大虎,孙建波. 中国电机工程学报. 2016(08)
[9]从工业4.0到能源5.0:智能能源系统的概念、内涵及体系框架[J]. 邓建玲,王飞跃,陈耀斌,赵向阳. 自动化学报. 2015(12)
[10]电网信息物理系统的关键技术及其进展[J]. 刘东,盛万兴,王云,陆一鸣,孙辰. 中国电机工程学报. 2015(14)
博士论文
[1]推荐系统的协同过滤算法与应用研究[D]. 郭艳红.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]主动配电CPS可靠性评估[D]. 宫琦.华北电力大学(北京) 2019
[2]交流微电网能量管理系统控制策略与软件开发[D]. 李凯.太原理工大学 2016
[3]计及需求响应的并网型微电网可靠性评估[D]. 陈子元.重庆大学 2016
本文编号：3491422
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
社区微电网的基本结构
华南理工大学硕士学位论文14图2-2社区微电网的CPSS架构将社区微电网系统划分为物理层，信息层和社会层三层结构。物理层和社会层分别通过电力物联网和互联网与信息层紧密耦合，形成一个复杂网络。各层次具体内容如下：1）物理层：光伏阵列，风力发电机，柴油发动机等发电单元、储能单元、以及负荷单元，构成了社区微电网的物理层。微电网通过公共耦合点连接到配电网。每个单元模块均包含电力电子变换器，传感器和控制器。发电或负荷单元通过电力电子变换器和智能开关连接到总线。传感器收集每个单元的物理信息并将其上传到信息层，控制器下发来自信息层的控制指令。2）社会层：社区微电网中的个体分为两种角色，微电网运营商和电力用户。在本文中，由于微电网运营商决策目标是量化指标（例如电能质量、供需平衡等），操作对象是可控、可解析的物理系统，因此，运营商是绝对理性的个体，总是根据利益最大化的目标做出决策（如控制发电单元的发电量）。电力用户是社区中的能源消费者，由于其决策目标无法量化表示，即这些决策并不以单一的经济效益为目标，而是受到心理和经济行
系统得以实现的关键。 社区微电网 CPSS 的能量管理问题可通过 ACP 方法解决。需明确社区微电网互动式能量管理的目的是通过供需互动提高微电网的可再生能源利用率和微电网的经济效益，这与社区微电网运营商的目的一致，因此，初步构建社区微电网能量管理系统平行控制模式如图 3-1 所示，即在系统中构建与实际系统相对应的平行系统，并搭建与社区电力用户相对应的虚拟社区，模仿用户行为，通过平行系统的运行进行策略筛选，然后在实际系统中执行策略，形成一个在线的信息-物理-社会相融合的大闭环过程，从而达到提高可再生能源利用率和经济效益的优化目的（详见 3.4 节）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]城市轨道交通CPSS平台构建研究[J]. 董西松,沈震,熊刚,朱凤华,胡斌. 自动化学报. 2019(04)
[2]基于几何分布的微电网孤岛运行可靠性快速概率评估[J]. 张杰,管霖,黄振琳. 电力系统自动化. 2018(20)
[3]主从控制孤岛运行微电网的短期可靠性评估[J]. 彭寒梅,郭颖聪,昌玲,李帅虎,李辉. 电网技术. 2018(02)
[4]信息–物理–社会融合的智慧能源调度机器人及其知识自动化:框架、技术与挑战[J]. 程乐峰,余涛,张孝顺,殷林飞,瞿凯平. 中国电机工程学报. 2018(01)
[5]基于关联特性矩阵的电网信息物理系统耦合建模方法[J]. 薛禹胜,李满礼,罗剑波,倪明,陈倩,汤奕. 电力系统自动化. 2018(02)
[6]求解含储能装置的微电网动态最优潮流的对偶半定规划方法[J]. 郑佳滨,刘明波,谢敏. 电网技术. 2017(09)
[7]微电网改进多时间尺度能量管理模型[J]. 窦晓波,徐忞慧,董建达,全相军,吴在军,孙建龙. 电力系统自动化. 2016(09)
[8]考虑监视与控制功能的电网信息物理系统可靠性评估[J]. 郭嘉,韩宇奇,郭创新,李大虎,孙建波. 中国电机工程学报. 2016(08)
[9]从工业4.0到能源5.0:智能能源系统的概念、内涵及体系框架[J]. 邓建玲,王飞跃,陈耀斌,赵向阳. 自动化学报. 2015(12)
[10]电网信息物理系统的关键技术及其进展[J]. 刘东,盛万兴,王云,陆一鸣,孙辰. 中国电机工程学报. 2015(14)
博士论文
[1]推荐系统的协同过滤算法与应用研究[D]. 郭艳红.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]主动配电CPS可靠性评估[D]. 宫琦.华北电力大学(北京) 2019
[2]交流微电网能量管理系统控制策略与软件开发[D]. 李凯.太原理工大学 2016
[3]计及需求响应的并网型微电网可靠性评估[D]. 陈子元.重庆大学 2016
本文编号：3491422
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