淺談能源互利網中的系統模型構建

宋慧姝

摘 要：本文通過介紹新一代能源互聯網的模型結構，闡述了其主要的建模形式和建模時相關的問題，為未來能源互聯網中的模型建立奠定了基礎。

關鍵詞：能源互聯網;模型建立

1 新一代信息能源系統的建模

我國眾多企業也開始了能源互聯網的研究。清華大學與四川省政府共同穿件能源互聯網產業研究院，致力于探索應用于技術的結合。與此同時，眾多學者也公開發布在能源互聯網方面的見解。總而言之，能源互聯網發展在互聯網的基礎上，通過建立多能源流系統，實現消費者與能源制造者之間的互動。因此，能量流與信息流深度融合，將信息物理融合系統推到新高度。

2006年，美國國家科學基金會提出信息物理融合系統，將計算與物理資源緊密結合形成多維復雜系統。此新型系統與傳統系統相比更加注重計算設備與環境之間的融合，將傳感器與互聯網應用結合，遠超僅關注與邏輯控制的系統。物聯網的發展強調信息的感知與傳遞，為打造更廣闊的互聯網平臺信息物理系統一共更加及時的反饋控制。信息物理系統為網絡控制系統的強化。

信息物理系統的應用范圍較為廣泛，例如物理能源系統、信息能源系統等。具體表現為智能樓宇、智能電網等。電力信息物理融合系統以智能電網為導向，通過基礎框架及關鍵技術，包括建模分析，運行控制，形態驗證。以高效地實現信息系統與電力系統的結合。

2 物理融合系統建模概況

電力系統將信息的時序性與驅動的性能差異作為物理融合系統建模的重點及難點。研究建模在于如何兼顧微分和代數方程在電力系統的融合，實現系統連續或離散異構的融合特性。減少兩者之間的影響，實現其實時性與同步性。

3 新型信息能源系統 建模技術發展挑戰

新型信息能源系統的建模與物理融合系統建模有些許不同，主要體現在一下兩個方面：

（1）新型信息能源系統將能量與信息流的相互祖宗用使用隨機動態特性的數學描述方法。

（2）系統通過控制字節點的狀態減少冗余的信息量，可以適應更加廣泛的互聯網大數據交互應用。

4 基于隨機微分方程的動態特性建模思路

我們可用方程組來具體描述信息能源系統，新型信息能源系統的各部分性能將隨著各元件的增強而增強，需要對系統原件的隨機性加以重視。如電動汽車和苛雜滋生能源的利用等方面。構建的微分方程如下：dx/dt=f（x，t）+y（t），x（t0）=x0。將f表示為系統中原件的特性方程，描述各院極簡的動態特性。例如在先前研究中將高斯隨機激勵項構建非線性微分方程，并發現新型的失穩現象。此外用代數方程描述電力網絡的分析總會忽略電磁暫態現象。新型信息能源系統將與天然氣、暖氣、等進行耦合，再使用微分方程描述系統過程的動態特性。因此，新型信息能源系統可通過聯立微分或代數方程研究其建模及數值積分，以求解能源系系統的相應。

5 基于減少信息冗余的模塊化建模構想

使用模塊化建模在于實現幾種內部的閉環信息系統看做同一個模塊，例如發電機等符合設備。同時將模塊內的關鍵狀態與通信網絡進行交互，較少冗余信息量，提供建模的物理信息模型。將所有信息的交互量作為節點進行信息建模，實現能源系統的迭代交替。此建模思想對接點信息進行了優化。

模型構建思路圖

將模塊建模的兩種不同能量進行耦合，實現能量樞紐與物理信息模型的交互研究。對數學模型的耦合矩陣進行監理求解成為當前的熱點問題。但是物理信息模型在現有文獻中提及較少。事實上，能量樞紐作為此能源系統的重要紐帶，像電力系統變電站，氣系統安全關乎整個能源系統的安全。構建此模型的安全評估系統是此系統中的重要部分。此外，能量樞紐需要考慮不同能源的轉換問題進行建模，表征信息系統中的對應狀態量。

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