基于极值优化理论的微网用户侧电力智能调配方法研究

How to integrate distributed renewable energy resources into smart grid effectively and efficiently is one of challenging issues for worldwide power industry. One of key technologies is to implement the intelligent allocation of demand-side power in microgrid so that its efficiency and users' profit are maximal. By using the theory of extremal optimization as a tool, this project presents the models of intelligent allocation of demand-side power in microgrid firstly, and then proposes the theories of hybrid multi-objective extremal optimization and the corresponding optimization algorithms to solve this problem. Additionally, the convergence of the proposed algorithms is analyzed and the adaptive adaptive algorithms are designed for the optimal solutions finally. Based on the above research work, the main goal of this project is to propose some novel and effective theories and methods for the intelligent allocation of demand-side power in microgird,especially focusing on its complex modelling, the theories of hybrid multi-objective extremal optimization and adaptive optimization algorithms.In conclusion, this project is to provide the theoretical and technical support for the real demand-side management,optimal operation and energy management of smart microgrid.

解决分布式可再生能源系统与智能电网有效融合问题是全世界电力行业正面临的一个巨大挑战，其关键技术之一就是要实现微网用户侧电力的智能调配，从而使微网的效能及用户效益最大化。本项目以极值优化理论为工具，建立微网用户侧电力智能调配问题的数学模型，设计有效求解该模型的混合多目标极值优化理论及相应算法，分析求解算法的收敛性理论，并在此基础上设计出自适应极值优化算法以最终获得最优化智能调配策略。通过以上研究工作，本项目旨在提出一套新颖且有效的微网用户侧电力智能调配理论和方法体系，重点在微网用户侧电力智能调配的复杂建模、混合多目标极值优化理论及自适应优化算法等方面有所创新和突破，从而为最终实现智能微网用户侧双向交互管理、优化运行和能量管理提供理论基础和技术支撑。

微网作为可再生能源分布式电力系统推广应用的重要方式，关键技术之一就是要实现微网智能优化配置、高效运行控制与智能调配管理。本项目主要研究内容包括微网用户侧电力智能调配的复杂建模与优化方法，单目标与多目标极值优化理论、算法设计及其应用，微电网用电力电子变换器、储能装置等核心组件的建模、检测与控制方法等。. 主要的研究进展和研究成果包括：提出了一种风光蓄互补独立微电网优化配置建模及其高维多目标极值优化方法；针对独立微电网系统频率智能调控问题，从单目标群体迭代极值优化和多目标个体迭代极值优化两种不同的角度提出了相应的建模与分数阶频率控制方法；提出了自动电压调节系统分数阶建模与基于多目标极值优化改进算法的分数阶控制方法；在极值优化方面，提出了一种新颖的基于多项式变异的多目标群体迭代极值优化算法，两种基于二进制编码极值优化算法和基于实数编码种群迭代极值优化算法的复杂控制系统PID控制器优化设计方法，多种针对高维复杂无约束和带约束优化问题的基于多种变异操作方式的实数编码种群迭代极值优化算法、混合进化算法等改进极值优化算法；针对微电网系统中所涉及的电力电子变换器、储能装置等关键组成部分，提出了多种建模分析、检测与先进控制方法与实现技术等。基于以上研究进展，本项目目前已发表SCI论文10篇，EI论文7篇，合作编写了国际上第一本系统介绍极值优化的学术专著，授权发明专利9项，实审发明专利1项，初审发明专利2项，已投稿SCI 期刊论文5篇；部分研究成果实现了产学研合作推广应用，本项目组负责人和部分研究成员作为主要完成人获得2014年度中国电子学会电子信息科学技术奖二等奖和2015年度教育部高等学校科学研究优秀成果奖科技进步一等奖；在项目资助下，已培养硕士3人，在读研究生4人。. 通过本项目全体研究人员的共同努力，本项目已达到原研究计划的预期目标，并新增完成了单目标极值优化和微电网重要组件控制等方面研究成果。本项目已取得的研究进展和研究成果将为实现智能微网用户侧双向交互管理、优化运行和能量管理提供坚实的理论基础和技术支撑。