CPSS架构下社区微电网互动式能量管理方法研究

作     者：王振刚 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈渊睿

授予年度：2020年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：社区微电网 互动式能量管理 信息-物理-社会系统 平行控制 可靠性评估 

摘      要：促进可再生能源高水平供应和高效率消纳是目前推进能源转型的主要任务。作为分布式可再生能源最有效的应用方式之一,微电网将成为未来社区供电的主要形式。信息技术的发展与融入将使社区微电网的数据更加实时、透明,有助于提高微电网的需求侧管理水平。同时,信息系统和物理系统的高度耦合也为其可靠性评估带来了新的挑战。本文聚焦新形势下的社区微电网能量管理问题,主要完成了以下两方面研究:（1）面向社区微电网需求侧,构建和分析了社区微电网信息-物理-社会系统（CyberPhysical-Social System,CPSS）架构,提出了涵盖“供需互动和“虚实互动的社区微电网互动式能量管理方法。首先,基于平行控制理论ACP方法构建社区微电网的互动式能量管理模型,建立与实际系统相对应的平行控制系统,并通过实际系统与平行系统之间的交互实现微电网能量管理目标。然后,针对电力用户的社会属性,提出以网络“引导信息为媒介的需求侧引导控制策略。其次,为解决用户侧行为建模问题,构建“虚拟社区作为用户侧在信息空间中的行为映射,模仿电力用户的决策行为,并基于马尔可夫过程和贝叶斯在线学习构建其基础模型,应用协同过滤算法对模型进行进一步优化。最后,对社区微电网互动式能量管理模型进行仿真验证,结果表明,本文所提出的能量管理方法能够有效提高社区微电网的可再生能源利用率和经济效益,并使电力用户主动参与到社区微电网能量管理的过程中,形成一种良性的供需互动。（2）面向社区微电网供给侧,提出了信息-物理耦合的微电网可靠性评估方法。首先,对微电网进行信息-物理的综合分析,研究信息流和能量流的交互过程、信息传输过程以及通信系统的拓扑结构,分别建立通信网络静态模型和过程流动态模型。其次,提出基于熵理论的微电网可靠性评估指标和可靠性评估方法。最后,对该可靠性评估方法进行仿真验证,结果表明所提模型和方法可以有效量化微电网通信网络状态对系统稳定性的影响,评估信息-物理高度耦合的微电网的可靠性。本文提出的互动式能量管理方法,助力能源消费向高效化、合理化方向发展,鼓励能源消费者主动参与节能行动,促进可再生能源消纳。而提出的可靠性评估方法,可为微电网的精细规划和运行管理提供参考建议,以期推动可再生能源的高效应用。