微电网群体系架构及能量协同优化运行的SoS方法研究

Microgrid cluster which contain multiple types of distributed generations and loads show complex, diverse, attribution characteristics of SoS (System of Systems). Based on SoS methodology and its self-adaptive and self-organizing mechanism, this project intends to study the energy management architecture and the optimal operation of microgrid cluster, which can improve the overall efficiency of the microgrid cluster. First, based on the multiple microgrid type in cluster and the microgrid cluster characteristics including system diversity, autonomous operation of sub-systems and attribution, the heterogeneous microgrid model and dynamic change meta-architecture in SoS environment are established. Second, based on dynamic link changes of microgrid physics and information network, dynamic link of SoS and the emergence characteristic, the dynamic link behavior of microgrid cluster is analyzed quantitatively and the basic dynamic link architecture and technology are introduced; Third, considering the multi-subject environment, source-load uncertainty and demand side response, a comprehensive collaborative optimization model of microgrid cluster is constructed and the model evaluating the contribution of individual microgrid to the comprehensive benefits of the microgrid cluster is also established. In addition, based on the SoS framework, the tactics of the resilience of microgrid cluster under multi-dimensional uncertainties of information networks is studied. Finally, the simulation study of the proposed microgrid cluster coordinated optimization strategy is carried out. The above research can provide promising theoretical guidance and technical support for renewable energy integration.

含多类型分布式电源、负荷的微电网群呈现出SoS（System of Systems）的独立自主、归属、可联、异质等特性。本项目拟从SoS方法论角度及其自我适应和自我组织能力的机制，研究微电网群能量管理的体系架构及协同优化运行问题，充分发挥微电网群的综合效益。首先，基于微电网群的构成系统多样化等特性，建立SoS环境下微电网异质化模型与动态变化元架构；其次，基于微电网物理、信息网络链接的动态变化，提出基本动态链接架构和技术，定量分析微电网群构成系统动态变化所涌现的新生特质；再次，考虑多元主体环境、源-荷不确定性、需求侧响应和信息网络多维不确定性，构建微电网群综合协同优化运行模型，并进一步提出单个微电网对群综合效益贡献度评估模型和方法；最后，对本项目提出的微电网群体系架构及协同优化运行策略进行仿真研究。相关研究成果能够提高微电网群的综合协调能力，为提升可再生能源的消纳能力提供新方法和理论依据。

随着含较大量的可再生分布式发电机组的微电网的广泛推行与应用，邻近区域内多个子微电网系统互相联接、实现功率互济形成微电网群系统，将会成为泛在能源物联网的常态之一，然而，面临由大量不同特性微电网组成的微电网群，如何对其进行有效协调优化与控制以实现高效经济运行是一个复杂问题。.在国家自然科学基金面上项目的资助下，本团队攻关了微电网群SoS架构建模、微电网群能量协同优化运行、微电网群动态链接协同优化运行、微电网群面向不确定性的韧性控制等关键技术问题，推动了微电网群的高效经济运行。.1) 微电网群 SoS 基本特征的架构模型方面，本项目通过对微电网群及SoS的特性对比发现微电网群就是电力系统里的一种SoS，基于此，项目将SoS方法引入研究微电网群系统能量管理，为研究微电网群系统协同优化运行提供一种新的思路与方法。.2) 在微电网群能量协同优化运行方面，本项目提出微电网群系统的SoS架构，并基于此架构建立考虑源荷不确定性的微电网群双层能量管理模型和涌现功能的贡献度评估模型，有效提升了微电网群整体经济效益和增强了微电网群联合运行的稳定性。.3) 在微电网群动态链接协同优化运行方面，本项目构建了微电网群SoS动态架构、动态交易链接矩阵的能量管理模型与贡献度评估模型，并提出微电网群动态链接行为分析方法，实现微电网群不同动态行为对微电网群协同优化运行的影响的定量分析。.4) 在微电网群面向不确定性的韧性控制方面，本项目建立微电网群两阶段滚动优化能量管理模型，并对所提出的调度方法进行韧性指标的量化与评估。通过量化韧性指标，提升了微电网群系统在极端情况下的韧性，增强了供电的可靠性。针对虚假信息注入给微电网群运行优化带来的问题，建立计及虚假信息注入的微电网群体系架构，基于此架构提出微电网群优化调度模型并设计微电网群虚假信息检测定位及惩罚机制，实现对微电网群内虚假信息注入的有效处理，确保微电网群运行的经济性与稳定性。