动态连边耦合网络的分布式输出协作

In most studies on networked system, regardless of multi-agent or complex network model, subsystems interact with each other in the style of an algebraic map of states of subsystems connected by edges. However, this is inconsistent with many real systems like power networks. Motived by this inconsistence, this project puts forward a new coupled network with dynamic edges to describe such a kind of networked system more explicitly, that is, not only nodes but also edges are attached by some dynamic systems, on which distributed output cooperation is as well studied. The main studies are as follows: 1. Model and property of network coupled by dynamic edges. Derive its dynamic model and study its properties, including controllability, observability, stability and so on. 2. Linear and nonlinear output cooperation of linear network coupled by dynamic edges. The linear output cooperation corresponds to the voltage and current control of converter; the nonlinear one corresponds to the power control of converter. 3. Application experiments on microgrid. Construct an experiment platform of a converter-based microgrid and verify the analytic results on this platform. The studies of this project can be thought as a new development of networked systems. Particularly, the close integration of our studies with distributed microgrids might pave a new road for applications of networked system theory on power systems.

网络化系统理论的既往研究中，无论是多智能体模型还是复杂网络模型，子系统间均以耦合节点状态的代数映射形式进行相互作用，这与实际系统如电网等有一定差距。项目以此为出发点，提出动态连边耦合网络来更好地描述电网类的网络化系统——不仅网络的节点（发电节点）上附加了动态系统，网络的连边（传输线路）也附加了动态系统，并对其分布式输出协作控制方法进行研究。主要包含：1. 动态连边耦合网络模型与特性分析；归纳系统动态模型，研究其可控、可观、稳定等性能。2. 线性连边耦合网络的线性和非线性输出协作的实现方法研究；线性对应于电网中的变流器发电节点的电压、电流控制，非线性对应于变流器的功率控制。3. 所研究的内容在微电网上的应用实验；搭建基于变流器的微电网实验平台，进行理论验证和应用实验。本项目可视为网络化系统理论的新发展，其研究内容与分布式微电网的紧密结合或为网络化系统理论在电力系统上的应用提供一个新的途径。

网络化系统理论以往研究中，无论采用多智能体模型还是复杂网络模型，子系统间均以耦合节点状态的代数映射形式进行相互作用的描述，但是实际系统如电网，其网络连边代表的传输线路也为一个动态系统，无法用已有的两类模型合理高效地加以描述。项目以此为出发点，提出动态连边耦合网络来更好地描述电网类的网络化系统，网络的节点（发电节点）和连边（传输线路）都附加一定的动态系统，在此基础上对系统间分布式输出协作控制方法进行研究。在研期间，主要研究了动态连边耦合网络模型与特性分析、动态连边耦合网络的输出协作控制、分布式控制策略以及在电力系统的应用。共计发表了SCI论文10篇，EI期刊论文2篇，EI会议论文10篇，申请了专利4，授权专利2项。其中17年发表在IEEE TIE的分布式经济调度算法已经引用了34次，发表在Automatica上的动态连边网络的工作已经引用了14余次。.本项目可视为网络化系统理论的新发展，其研究内容与分布式微电网的紧密结合或为网络化系统理论在电力系统上的应用提供一个新的途径。基于此项目工作，后续又陆续承担了省重点研发计划“基于复合储能及电-气转换的分布式配电网协调调控技术研究与应用”项目。