IEEEJAS的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/IEEEJAS

博文

孙秋野, 张化光等:比特驱动的瓦特变革—信息能源系统研究综述

已有 2000 次阅读 2021-3-12 11:35 |系统分类:博客资讯

作为与国民经济、人民生活息息相关的重要领域, 能源系统是信息技术发展的一个理想载体. 清洁低碳、安全可靠、泛在互联、高效互动、智能开放的能源系统将推动信息技术与先进能源技术的深度融合. 由此, 实现信息和能源的一体化发展成为了研究的热点.


孙秋野, 王一帆, 杨凌霄, 张化光. 比特驱动的瓦特变革—信息能源系统研究综述. 自动化学报, 2021, 47(1): 50−63

http://www.aas.net.cn/cn/article/doi/10.16383/j.aas.c200634?viewType=HTML


本文采用科学知识图谱的方法系统梳理了信息能源系统研究的整体概况, 以数据和知识混合驱动的方式展现了信息能源系统专业领域的热点领域和学术链条, 截止2020.08, 统计信息能源领域2001年-2019年CNKI及WoS每年发文的数量见图1. 可以发现信息能源系统密切相关的文献数量正处于稳步上升趋势, 且2015年开始增长趋势加快, 该方向成为研究热点.


图1.png

图1  2001-2019年发文数统计


通过关键词搜索和聚类, 对其研究热点分布进行可视化分析, 图2为基于CNKI的中文论文研究热点分布, 图3为基于WoS的SCI论文研究热点分布.


图2.png

(左)图2  CNKI关键词共现分析

(右)图3  WoS关键词共现分析


在共被引分析基础上,文章首次应用本地施引次数(Local Citation Score,LCS), 即该文章在本地文献库(即本文选取的密切相关文献)中的施引次数, 快速得到信息能源领域内的研究热点文献. 见表1. 基于本团队对该领域的认知, 依据文献重要性和贡献度, 筛选出高影响力文献, 并基于此梳理了信息能源系统研究演化发展趋势, 以获得更为客观的研究结果.


图3.jpg


信息与能源的耦合关系


当前的能源系统正经历一个多世纪以来最大的 “瓦特变革”. 首先, 新能源的高比例渗透以及分布式的接入方式使其控制优化问题充满挑战. 其次,产消者的兴起使用户由单一消费模式转变为生产消费一体化模式, 能源的双向传输以及多能源网络的叠加使其交互模式更加复杂. 再者, 能源网络分布式、扁平化的发展态势使数据、分析和连通性成为能源网络外围产消者的重要决策信息. “瓦特变革” 呈现出由 “集中”向 “分布”、 “垂直”向 “扁平”、 “电源驱动”向 “用户驱动”、 “高碳”向 “低碳”的发展特点, 能源系统趋于自下而上的, 以用户为主导的能源信息化发展模式. 利用信息技术来满足能源系统发展的内在需求日益增长. 


同时, 互联网技术、云技术、大数据技术、物联网技术等信息技术也进入阶跃式发展的快车道. 信息时代的发展驱动自动化技术的进步, 信息化、网络化、智能化的特征越来越明显. 新兴信息技术和互联网生态为能源系统的发展提供了有力的支撑. “比特驱动”成为能源变革强大的推动力.“比特驱动”主要体现在大数据技术可快速、有效地处理海量能源信息, 实现系统的精准建模和特征提取, 从而保障能源系统协同控制的可靠性. 人工智能技术可应对参与优化调度的能源终端更为智能化、灵活化、自主化的发展需求. 云计算、边缘计算则可提高能源系统的计算能力, 实现系统运行的低时延和高可靠性, 由此满足能源系统在用户驱动下的实时管理和资源分配. 5G无线技术、物联网技术在通信方面具有超可靠、低时延、广域连接的优势, 有利于能源系统高度自动化和精准控制, 可推动产业数字化和智慧城市的发展.


国内外对于信息能源系统的研究主要从 “比特驱动”和 “瓦特驱动”两类视角分别进行. “比特驱动”主要从信息及互联网角度, 研究如何利用先进的信息处理技术与能源系统相叠加, 优化计算资源和信息处理能力, 以人工智能、云计算、移动应用等新兴技术为手段, 力争使能源系统运行在最优工作点. “瓦特驱动”从电气热多能互补网络的角度,研究如何通过现代优化控制及电力电子技术, 实现多能梯次利用、可再生能源高效消纳以及源网荷储立体协同, 达到保证信息能源系统安全高效运行的目的.


本文针对以下4个热点研究领域进行深入可视化分析和文献综述, 以挖掘其研究趋势. 


1)信息驱动的信息能源系统优化:基于静态能流信息的优化、基于实时动态信息的优化和基于新型信息能源耦合主体的优化.


2)多能源主体的信息一致控制:多能源终端的分布式协同控制、信息能源终端的智能优化控制和基于数据驱动的分布式能源预测控制.


3)用户行为驱动优化管理:直接需求侧管理与市场调节、分布式电网的能源市场与用户管理和综合能源系统的能源市场与用户管理.


4)信息能源深度融合系统:信息能源融合系统建模与仿真、信息能源融合系统综合安全和CPES及CPSS.


研究展望


信息与能源的深度融合将有效提高能源系统的安全高效经济运行能力, 增强可再生能源的接纳能力, 提高用户的参与程度, 加强能源系统的灵活性和可扩展性, 推动未来能源系统的高速发展.在当前的研究中, 依托于我国在能源领域较为领先的研究基础, 在以清洁、环保为目标的能源转型的迫切需求以及互联网良好的发展生态的背景下, 以“比特驱动瓦特”的研究在能源系统的控制、优化、管理等多个层面都取得了较大的进展, 同时, 信息能源深度耦合的影响研究也获得了诸多关注.


未来, 在包含泛在感知、数据中心、边缘计算等技术在内的新基建大力推进下, 如何以清洁、高效、经济、智慧的能源系统支撑能源需求高速增长的信息系统的发展, 并通过信息能源系统的耦合, 实现对能源数据价值的充分挖掘都是未来具有广阔科研前景和重大国家需求的新课题.


作者简介


孙秋野

东北大学信息科学与工程学院教授, 主要研究方向为能源互联网的建模与优化运行、多能源综合互补优化、分布式发电系统的网络控制等. 本文通信作者.

E-mail: sunqiuye@mail.neu.edu.cn


王一帆

东北大学信息科学与工程学院硕士研究生. 主要研究方向为机器学习及其在能源互联网、微网和配电网等领域相关应用.

E-mail: effortking@163.com


杨凌霄

东北大学信息科学与工程学院博士研究生. 主要研究方向为机器学习及其在能源互联网、微网和配电网等领域相关应用.

E-mail: ylxiao66@163.com


张化光

东北大学信息科学与工程学院教授. 主要研究方向为自适应动态规划, 模糊控制, 网络控制, 混沌控制.

E-mail: zhanghuaguang@mail.neu.edu.cn



https://wap.sciencenet.cn/blog-3291369-1276324.html

上一篇:《自动化学报》2021年47卷2期目录分享
下一篇:【当期目录】IEEE/CAA JAS 第8卷 第3期
收藏 IP: 159.226.182.*| 热度|

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-3-28 18:34

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部