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北京交大夏明超等:区域能源互联网时滞复杂动力学网络模型及度量指标体系研究综述

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区域能源互联网时滞复杂动力学网络模型及度量指标体系研究综述

郭敏,夏明超*,陈奇芳

北京交通大学电气工程学院

文章导读

区域能源互联网的模型描述和度量指标体系的构建是深入研究能源、信息、交通及社会等网络协调规划、优化运行以及故障级联等问题的基础。本文期望从复杂网络视角有所突破,构建科学、准确、适宜的描述能源、信息、交通及社会等网络局部与整体耦合互动演化的复杂网络模型和度量指标体系,为区域能源互联网协调规划、优化运行以及故障级联等方面的研究提供理论支撑。

研究成果

1

基于能源自组织和能源群落,从复杂网络视角开展区域能源互联网复杂动力学网络模型及度量指标体系的研究。

2

从复杂网络视角总结了区域能源互联网的国内外研究现状、面临的主要挑战以及亟需解决的关键科学问题。

3

提出建立区域能源互联网时滞复杂动力学网络模型和度量指标体系的研究思路与方法。

主要内容

区域能源互联网的复杂动力学网络模型关键问题主要研究内容如图1所示。前期研究定义了能源自组织和能源群落:能源自组织是区域能源互联网在稳态运行情况下,局部底层结构与整体宏观系统之间进行能量与信息交互时,实现互联、耦合、资源共享的基本单元;而能源群落则是众多能源自组织在一定的时间和空间内相互之间通过直接或间接的耦合和互补关系形成的集群。本文基于能源自组织和能源群落的分析,进一步研究区域能源互联网的复杂动力学网络的小世界、网络弹性、传递性或群聚、幂律分布、度分布以及群落等特性,建立适合描述区域能源互联网的复杂动力学网络模型。最后,针对上述模型,建立区域能源互联网的复杂动力学网络的度量指标体系。

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⬆ 图1 区域能源互联网的复杂动力学网络模型及度量指标体系

如图2所示,能源自组织和能源群落作为区域能源互联网底层局部微观系统和上层整体宏观系统的基本组成单元,逐渐趋向于能源、信息、交通及社会多网耦合。

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⬆ 图2 能源自组织和能源群落的研究内容

如图3所示,区域能源互联网的复杂动力学网络建模主要包括能源、信息、交通及社会网的单独与耦合建模两部分。

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⬆ 图3 区域能源互联网的复杂动力学网络建模

如图4所示,针对区域能源互联网的复杂网络模型,根据图论和复杂网络分析,基于节点度、平均节点度、度分布、路径长度、平均路径长度、聚类系数、平均聚类系数、介数及模块度等基本度量指标,进一步研究区域能源互联网的复杂网络性能分析指标,包括可靠性、经济性、脆弱性以及中心性。

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⬆ 图4 区域能源互联网的度量指标体系

本文引文信息

郭敏,夏明超,陈奇芳. 区域能源互联网时滞复杂动力学网络模型及度量指标体系研究综述[J]. 全球能源互联网,2021,4(3):235-248.

GUO Min, XIA Mingchao, CHEN Qifang. A review of time-delay complex dynamic network model and measurement indexes for regional energy Internet[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2021, 4(3): 235-248(in Chinese).

研究团队

北京交通大学夏明超教授科研团队主要开展能源互联网运行与优化、主动配电网控制与优化、柔性负荷与需求侧管理、交通能源融合等方面的研究。目前科研团队拥有教授1人,副教授2人,博士生5人,硕士生12名。

近年来,团队主持国家自然科学基金项目《主动配电网系统对规模化电动汽车的互动式充放电控制研究》、《面向“源-网-荷-储”互动的主动配电网柔性负荷调度模型与方法研究》以及《城市电动汽车聚合虚拟储能参与电网混合辅助服务的优化方法》等项目,并以主要参与人参加科技部重点研发计划子课题《基于多源信息的自适应状态估计技术与PMU最优布点方案研究》等多个国家级项目。

作者简介

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夏明超

博士,教授,博士生导师,北京交通大学国际交流合作处处长,IEEE Senior Member, International Transactions on Electrical Energy Systems期刊编委,九三学社社员。

主要研究方向为能源互联网运行与优化、主动配电网控制与优化、交通能源融合等。

E-mail:

mchxia@bjtu.edu.cn

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陈奇芳

副教授

主要从事综合能源系统优化运行、智能低碳交通建模与优化、柔性负荷建模与控制等方面的科研工作。

E-mail:

chenqf@bjtu.edu.cn

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郭敏

博士研究生

主要研究方向为能源互联网的建模、运行与优化等。

E-mail:

18117005@bjtu.edu.cn

编辑:张鹏

审核:周舟

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