发电公司信息安全论文提纲

论文题目：无协调者情景下的多主体能源系统的协同控制与优化

摘要：大力发展可再生能源,实现清洁能源共享,是构建能源互联网的重要驱动力。伴随着电力市场的建立和发展,涌现了独立的发电、输电和配电公司或者系统运营商,它们代表着不同的利益群体。另外,为了提升消纳可再生能源的能源系统的利用效率,不同能源资源的互补性质促使传统上独立的能源系统（例如电力系统,天然气系统,供热系统甚至是交通系统）集成在一起。这些因素导致未来的能源系统更大、更复杂,它是一个由多个互连微源或多个互联区域或多个耦合能源系统组成的大型非线性高度结构化的多主体系统,出于计算负担和信息安全考量,很难采用一个集中的协调者去控制和优化这种多主体系统。为了应对这个挑战,需要构建分布式控制和优化的框架,通过各个主体进行协同合作,完成系统的运行目标。本文针对这一课题,从由小及大的多主体对象出发,研究了无协调者情景下的协同控制和优化的方法,主要包括以下四个方面:（1）本文提出了一种用于多微源孤岛微电网二次电压和频率恢复的协同控制策略,通过使用事件触发的方法来减少控制器更新的次数。所提出的方法以较少的计算资源来抵消孤岛微电网中的一次控制造成的频率和电压偏差。事件触发的条件是基于判断状态误差是否已达到与标准状态相关的触发条件来定义的。为了应对两种不同的通讯架构,本文设计了一种分布式事件触发控制策略（该策略不需要协调者,仅需要相邻微源的信息）,并与集中式事件触发策略（需要一个协调者收集所有微源的状态）进行比较。另外,基于李雅普诺夫函数,结合通讯的拓扑结构,给出了相应的稳定性和收敛性分析。（2）本文尝试构建了信息物理融合的微电网仿真平台。针对如何在信息系统和物理系统仿真测试台之间同步仿真时间的难题,基于MATLAB/Simulink的工具箱True Time,建立了微电网的协同仿真测试方法。将电力系统优化调度常用的边际成本一致性引入微电网的下垂控制,形成分布式经济下垂控制。在此测试平台上测试了使用分布式经济下垂控制的对减少经济成本的有效性,并且仿真了丢包和带宽占用对控制策略的影响。（3）本文提出了完全分散（无需协调者）的对偶一致性优化方法,建立了基于全局和基于分区的含碳交易的电力系统动态调度数学模型,并将风电纳入碳排放交易系统。为了应对各个区域对隐私保护的客观需求,通过共享分区子问题之间的耦合约束相关联的拉格朗日乘子,而不是通常共享的相邻母线上的相角,实现了基于交替乘子法的分布式对偶一致性算法,从而保护了每个区域的关键私有信息。此外,通过采用有限时间平均一致性算法,使得对偶一致性转化为一种完全分散的算法,该算法可使每个分区以有限的步骤迭代地实现共享信息的一致。为了进行比较,首先实施了基于全局的集中式优化,然后用电力系统的三种不同的分区方式和对应的通讯拓扑对提出的无协调者的算法进行了测试。（4）本文提出了一种用于无协调者情景下的电-气互联系统协同优化的松弛交替乘子法,并考虑了风电不确定性对互联系统的影响。本文采用机会约束规划,通过数据驱动,得到风电预测误差概率分布的模糊集,并且基于不同的概率分布假设将机会约束和目标函数转化为易于求解的形式。针对有无协调者的不同情景,本文分别给出了基于松弛交替乘子法的求解步骤。特别地,在无协调者的情景下,本文考虑了在电-气两个主体迭代计算的过程中,交换信息存在丢包率时对收敛效果的影响。

关键词：多主体;分布式;微电网;最优潮流;电-气互联系统;协同

学科专业：电力系统及其自动化

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 多微源孤岛微电网的协同控制

1.2.2 多区域电力系统的协同优化

1.2.3 电气互联系统的协同优化

1.3 本文的研究工作及章节安排

第二章 基于分布式协同控制的多微源孤岛微电网电压/频率二次恢复

2.1 引言

2.2 多微源系统建模

2.2.1 分布式电源模型

2.2.2 通讯网络模型

2.3 事件触发控制

2.3.1 集中式控制

2.3.2 分布式控制

2.4 稳定性和收敛性分析

2.5 仿真结果和分析

2.6 本章小结

第三章 基于经济下垂控制的多微源孤岛微电网的信息物理仿真研究

3.1 引言

3.2 微电网控制策略

3.2.1 基于经济性的频率控制策略

3.2.2 基于一致性的电压控制策略

3.3 信息物理微电网联合仿真平台

3.3.1 信息物理微电网仿真平台的种类

3.3.2 True Time工具箱

3.4 算例分析

3.4.1 案例1:可行性和有效性分析

3.4.2 案例2:丢包率攻击的影响

3.4.3 案例3:带宽占用攻击的影响

3.5 本章小结

第四章 考虑碳交易机制的多区域电力系统的分布式协同优化

4.1 引言

4.2 系统建模和方法

4.2.1 基于全局的建模

4.2.2 基于分区的建模

4.2.3 求解方法

4.3 案例分析

4.3.1 全局优化的结果

4.3.2 分区优化的结果

4.4 本章小结

第五章 考虑机会约束的电气互联系统的分布式协同优化

5.1 引言

5.2 系统建模

5.2.1 风电不确定性

5.2.2 机会约束的集中式电-气互联模型

5.2.3 机会约束转换

5.2.4 目标函数转换

5.3 基于松弛交替乘子法的分布式优化

5.3.1 有协调者下理想通讯网络

5.3.2 无协调者下理想通讯网络

5.3.3 无协调者下有损通讯网络

5.4 案例分析

5.4.1 系统数据

5.4.2 不同分布特性假设对系统运行成本的影响

5.4.3 理想通讯网络下的分布式优化

5.4.4 有损通讯网络下的分布式优化

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 研究展望

参考文献

博士学位期间取得的研究成果

致谢

附件