基于数字孪生驱动的智慧微电网多智能体协调优化控制策略/高扬，贺兴，艾芊
DOI：
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主要内容
针对国内外不同领域对于数字孪生技术的基本定义和应用场景，本文首先讨论了面向智慧能源系统的数字孪生构建方式和未来发展思路，设计了考虑多通信协议交互的智慧微电网数字孪生和多智能体控制架构。考虑到物理空间、数字空间及耦合关系，对智慧微电网的全生命周期管理过程进行任务分解，构建调控资源智能体、调控过程智能体和调控服务智能体；然后，构建系统的数字和物理孪生体，利用传感器采集的分布式元件和周围环境的各项孪生数据，对数据库管理模块进行更新，进行组合功率预测和多目标优化决策；最后，构建基于Opal-RT半实物仿真平台的智慧微电网测试模型，利用用户数据报协议通信协议实时感知试验数据，在微电网并网和孤岛2种工作场景下验证所提控制策略。
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创新点
本文利用数字孪生和多智能体技术对智慧微电网建模仿真和运行控制开展研究，提出了基于数字孪生驱动的智慧微电网多智能体控制架构，构建孪生智能体模型组件，通过多通信协议网络建立孪生智能体之间的信息交互与传递机制。其次，提出了基于多目标决策分析的智能微电网优化调度方法。此外，对多智能体交互时的UDP实时通信过程进行分析，利用Opal-RT数字仿真器搭建半实物仿真平台进行了应用验证。
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后续将针对含多能微网群的区域能源网数字孪生建模和多智能体系统协调控制策略展开进一步研究。
高扬 , 艾芊 , 郝然 , 等 . 交直流混合电网的多智能体自律分散控制 [J]. 电网技术 , 2017,44(4):1158-1164.
贺兴,艾芊,朱天怡,等. 数字孪生在电力系统应用中的机遇和挑战[J]. 电网技术, 2020, 44(6):2009-2020.
高扬, 艾芊. 含多微网稀疏通信优化的主动配电网分层分布式协调控制[J]. 电力系统自动化, 2018, 42(4):141-147.
团队介绍
上海交通大学艾芊教授课题组，依托上海交通大学电气工程系，着眼于以“能源-环境-体制-信息-产业”多要素协调为背景的能源互联网相关技术，在架构、理论、技术与应用等方面对能源互联网开展前沿性的研究，目前的主要研究方向为数据驱动的电力系统建模与认知、优化调度与能量管理、控制策略与电能质量治理等。课题组共发表论文近300篇，其中EI、SCI检索论文245篇，所发表论文、著作的他引总次数达到2046次，影响力逐年提升。
团队在能源互联网数字孪生领域研究领域的主要工作有：在组织级和系统级设计数字孪生顶层框架和虚实交互机制，依此实现涵盖多学科、多业务、多场景、多实体、多时间尺度、不同生命周期、不同发生概率的数字孪生体联合驱动的仿真过程，形成特定数字空间；通过数字空间下的“跨”“融”实现多元、低信噪比、不确定性、数据瑕疵等复杂环境下的能源互联网全景态势感知，结合特定业务(包括设备健康状态评估、用户行为分析、多主体协调优化运行、网络拓扑辨识、故障诊断等)设计预测、检测与溯源算法，设计资源的跨领域、跨系统、跨层级优化调度算法；研究多个主体的交互和耦合机制，设计物理模型驱动和数据模型驱动的解耦分析算法。
研究内容一：基于数字孪生技术的细胞-组织框架下电网主体行为及策略研究
其研究范畴涉及数据管理、数据建模、数据特征提取分析、数据可视化等多个环节的方案设计；其宏观功能包括态势感知与虚拟仿真两大功能；其应用领域覆盖实时监控、故障研判、异常检测、优化运行、全生命周期管理等多项具体业务。
研究内容二：数据驱动的设备/电网智能状态评估及检修
基于随机矩阵理论和深度学习技术从设备运行数据中提取设备健康状态表征量，兼顾敏感性和可靠性。借助数字孪生系统的大数据平台，对图谱进行机器学习，训练专家系统，实现自动预警。
研究内容三：数据驱动的电能质量扰动分析研究
对电能扰动事件分类，进行数据驱动下的模型训练和谐波分析，并根据具体的电能质量问题，提出合理的解决策略。
作者介绍
高扬(1990)，男，助理教授，瑞典皇家理工学院博士后，研究方向为多智能体技术在微电网和主动配电网中的应用、能源互联网数字孪生建模仿真与运行控制，E-mail:jjgyxky@126.com。
贺兴(1986)，男，副研究员，研究方向为电力大数据分析、能源互联网数字孪生系统建模与分析，E-mail: hexing_hx@126.com。
艾芊(1969)，男，教授，博士生导师，研究方向为电能质量、人工智能、大数据及在电力系统中的应用，能源互联网数字孪生建模分析，分布式发电与微电网，E -mail: aiqian@sjtu.edu.cn 。
责任编辑：徐梅
审核：李兰欣
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