基于复杂自适应系统的微网接入控制理论与算法研究

Microgrid is an effective approach for reproducible power such as wind power, solar power etc. to connect to the power grid in a large scale, which is an important component of intelligent power grid research. Because of the stronger randomness and unpredictability of power output, effective control of microgrid and its connection is still a difficult problem in this research domain, which greatly restricts the effective utilization of the reproducible power such as wind power, solar power etc. . For this problem, this project will start the theory and algorithm research of Microgrid connection control based on Complex Adaptive System(CAS), including: microgrid modeling based on CAS, diagnosis of exception mode, sensitivity analysis theory and approach, distributed control strategy etc.. We put emphasis on discussing the effect of different topological structures and the variation of power and load on the other devices or the whole microgrid system, then diagnose and predict the possible exception mode, and formulate corresponding control and self-recovery strategy. This project promotes the development of CAS research domain to a certain extent, and provides theoretical basis and analytical approach for microgrid design, secure and stable operation and large scale connection to the power grid, which has stronger theoretical value and realistic significance.

微网是实现风能、太阳能等可再生能源大规模接入电网的有效手段，是智能电网研究的重要组成部分。由于电能输出具有较强的随机性和不可预测性，对微网及微网接入的有效控制依然是这一领域研究的难点问题，极大地制约了风能、太阳能等可再生电源的有效利用。针对这一问题，本项目将开展基于复杂自适应系统（Complex Adaptive System， CAS）的微网接入控制理论与算法研究，主要研究包括：基于CAS的微网建模，异常模式诊断、敏感性分析的理论与方法，分布式控制策略等。重点讨论不同拓扑结构、电源及负荷变化，对其它装置或整个微网系统的影响，对可能出现的异常模式进行诊断和预测，并制定相应的控制和自恢复策略。本项目在一定程度上促进了CAS领域研究的发展，为微网规划设计、安全稳定运行及大规模接入电网提供理论依据和分析手段，有较强的理论价值和现实意义。

微网是智能电网研究的重要组成部分，从抽象层面上看，微网可以视作一个复杂自适应系统（Complex Adaptive System，CAS）。本项目以复杂自适应系统相关理论为依托，从自适应系统的一致性问题入手，在抽象层面对微网接入相关的控制问题开展研究，主要研究进展和成果包括：开展了非标准状态复杂自适应系统建模研究，对离散状态、独立状态及函数状态空间的一致性问题进行讨论，构造不同状态空间下的一致性协议，并对其相关性质进行了理论分析；对线性一致性协议的异常及噪声控制问题进行了深入的研究，严格证明了线性一致性协议的噪声不可控性，提出了基于抑噪算子的异常及噪声控制策略，并进一步给出了抑噪算子的合理选择区间；分别就离散和连续时间系统下的均方一致性问题进行讨论，对于连续时间系统，将求解一致性协议噪声偏差问题转化成矩阵范数的积分问题，根据矩阵迹与特征值的关系，利用范数不等式及积分中值定理，给出仅与抑噪函数和网络结构相关的一致性协议噪声偏差上界，而对于离散系统，则以代数图论和随机分析为理论工具，给出与连续系统类似的理论结果；项目的研究成果一定程度上促进了CAS领域的研究发展，拓展了该领域的研究范围，为微网规划设计、安全稳定运行提供理论依据和分析手段，有一定的理论价值和现实意义，在项目的支持下，发表学术论文28篇，出版学术专著2部，软件著作权1项，培养研究生11人。