电-气互联能源网络分层协同恢复在线决策优化方法研究

基本信息
批准号:51907122
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:周云
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
气互联分层协同分布式在线决策供能恢复能源互联网
结项摘要

The coupled electricity-natural gas energy networks are the foundation and important developing direction of the Energy Internet. As inevitable risk factors of the system, the widespread blackout and large-scale energy supply disruptions are serious threats to the new generation of energy systems. As an important part of the system resilience, considering the restoration interdependence of the electricity and natural gas networks, for the coordinative energy supply restoration problem of the coupled electricity-natural gas networks, the online optimization decision-making method for the hierarchical coordinative restoration of the coupled networks is studied in this project. Firstly, the hierarchical topology decoupling method of the coupled electricity-natural gas networks is researched. The hierarchical coordinative restoration mechanism of the coupled networks is proposed. And the detailed hierarchical coordinative restoration model of the coupled networks is established. The decomposition and dimensionality reduction of the complicated large-scale restoration problem are accomplished through network space dimension reduction and decision-making process decomposition in turn. Secondly, the methods to process the uncertainties and nonlinear constraints in the restoration optimization models are proposed to reduce the optimization models’ solving difficulties. Thirdly, considering the communication requirements for online restoration decision-making, the wild-area emergency communication network model for the coupled electricity-natural gas networks is established. Finally, to meet the practical application requirements, the distributed online optimization decision-making method based on the multi-agent system for the restoration of the coupled electricity-natural gas networks is proposed. Hopefully, the above work can deliver effective solutions for the coordinative restoration problem of the coupled electricity-natural gas networks.

电-气互联能源网络是能源互联网的基础和重要发展方向。作为系统必然风险因素,大范围停电、大规模能源供应中断是新一代能源系统必须面对的严重威胁。作为系统韧性重要组成部分,本项目基于电、气网络恢复相互依赖特性,针对大规模能源供应中断事故发生后电-气互联网络的协同供能恢复问题,研究电-气互联网络分层协同恢复在线决策优化方法。首先,研究电-气互联网络拓扑分层解耦方法,提出电-气互联网络分层协同恢复机制,建立电-气互联网络分层协同恢复模型,依次从空间维度和决策流程分解角度对大规模复杂恢复问题分解降维;其次,提出恢复优化模型不确定因素及非线性约束处理方法,降低优化模型求解难度;然后,考虑恢复在线决策通信需求,建立电-气互联网络广域应急通信网络模型;最后,提出基于多代理系统的电-气互联网络恢复分布式在线决策优化方法,满足恢复决策方法实际应用需求。期望本项目的研究能为电-气互联网络协同恢复提供有效解决方案。

项目摘要

电-气互联能源网络是能源互联网的基础和重要发展方向。作为系统必然风险因素,大范围停电、大规模能源供应中断是新一代能源系统必须面对的严重威胁。作为系统韧性重要组成部分,本项目基于电、气网络恢复相互依赖特性,针对大规模能源供应中断事故发生后电-气互联网络的协同供能恢复问题,研究电-气互联网络分层协同恢复在线决策优化方法。项目主要研究内容包括:①电-气互联网络分层协同恢复机制及模型;②考虑恢复不确定因素的电-气互联网络灵活性资源调度模型;③电-气互联网络恢复关键约束公式化表述及非线性约束高效凸松弛方法;④基于广域应急通信网络的电-气互联网络状态感知模型;⑤基于多代理系统的电-气互联网络恢复分布式在线决策优化方法。. 项目主要研究成果如下:①在电-气互联网络分层协同恢复机制及模型方面,提出电-气互联能源网络建模与运行优化方法,提出配电网恢复模型、机制及决策优化方法,建立计及电力-天然气网络耦合特性的电-气互联系统分层协同恢复模型;②在考虑恢复不确定因素的电-气互联网络灵活性资源调度模型方面,提出计及启停轨迹的机组组合调度模型,完成电-气互联能源网络恢复负荷侧资源建模与应用;③在电-气互联网络恢复关键约束公式化表述及非线性约束高效凸松弛方法方面,提出自趋优分段线性化潮流约束建模方法,提出适用于动态孤岛数量的配电网络放射状拓扑约束建模方法,提出电池储能系统寿命损耗在线评估方法;④在基于广域应急通信网络的电-气互联网络状态感知模型方面,提出基于D2D通信的广域应急通信网络及网络状态感知模型;⑤在基于多代理系统的电-气互联网络恢复分布式在线决策优化方法方面,建立了基于多代理系统的电-气互联网络恢复分布式决策优化架构,提出了基于ADMM的电-气互联网络恢复分布式决策优化方法。. 本项目的研究成果为电-气互联网络协同恢复提供了有效解决方案,同时也为电力系统、综合能源系统韧性提升及恢复决策优化领域的研究提供了有益思考。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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