网络化系统安全优化理论与方法及在能源电力等系统的应用

能源、电力、交通运输等系统的安全优化，既是国际学术前沿，又关系到网络化基础设施的提效、节能和安全的国家重大需求。

该课题组经过10多年研究，提出了网络化系统安全优化的多个原创性理论与方法。在实际的电力、能源等系统应用中，主要创新点如下：

1. 系统安全性解析判定与控制的理论与方法：

   • 包括网络化系统调度安全约束冗余性判定解析条件和快速精简方法；
   • 离散决策变量可行性解析判定条件和可行解构造方法。

2. 构造了满足能量供需平衡的主动安全控制策略，应急解列大电网。从而以新思路解决了电网巨量安全约束和控制解列难题。成果应用于中国西北电网，发现超过90%的安全约束冗余，确定了安全瓶颈，验证了建设第二输电通道以支撑酒泉风电与黄河水电“风水配合”的必要性。

IEEE智能电网汇刊前主编Shahidehpour教授团队等多次引用，认为能够快速识别剔除大量冗余安全约束，大大降低问题规模和计算复杂性；美国工程院院士、IEEE电力系统汇刊前主编Vittal教授将该成果作为主动解列的代表性方法进行比较对比，认为“能够找到最优的割集”。

3. 终端多能源系统优化方法：
   • 包括系统控制、调度和协调的确定与随机优化方法；
   • 发现并证明含积分约束的调度模型可等价转化为光滑凸规划问题，解决了动态积分约束难题；
   • 应用于宝钢等高耗能企业和楼宇多能源网络化系统。

IEEE综述期刊编委、卡内基梅隆大学Ilic教授及亚利桑那州立大学Xue教授等认为，该课题组提出基于微电网的多能源供需系统优化调度控制，能够大大节省能耗和费用。

4. 网络化动态系统控制策略设计与优化方法：
   • 包括搜索最优策略的自适应采样方法，证明了最优策略的结构，有效压缩了搜索空间；
   • 提出事件驱动的近似策略迭代方法。

美国伊利诺伊大学香槟分校Zhou教授和乔治梅森大学Chen教授在该课题组成果基础上开展新的研究。

5. 网络化系统应急调度策略：
   • 建立了不确定环境下应急救援和疏散问题的新模型；
   • 提出了在线应急调度优化新策略；
   • 设计了信息不可完全预知条件下的优化策略并分析了性能。

加拿大皇家科学院院士、阿尔伯塔大学Pedrycz教授认为，该课题组提出了合理实际且有前途的研究方向。

该项目发表SCI期刊论文103篇，包括50多篇IEEE期刊长文。20篇代表作SCI他引590次，总他引1512次，部分成果获2015年中国自动化学会自然科学一等奖。

项目负责人当选IEEE Fellow，先后担任IEEE电力与能源学会旗舰期刊—IEEE电力系统汇刊和IEEE智能电网汇刊编辑，领导获2009年度国家自然科学基金创新群体支持并延续。

该课题组2位成员分别获2009、2014年国家杰出青年科学基金，1位获2012年国家优秀青年科学基金，2位博士生获全国优秀博士论文，3位获全国优秀博士学位论文提名，成员论文获2015 IEEE自动化科学与工程年会最佳大会论文奖和2014 WCICA最佳供应链论文奖。

能源、电力、交通运输等系统的安全优化既是国际学术前沿，又关系到网络化基础设施的提效节能和安全的国家重大需求。该课题组经过10多年研究，提出了网络化系统安全优化的多个原创性理论与方法，在实际的电力、能源等系统应用，主要创新点如下。系统安全性解析判定与控制的理论与方法，包括网络化系统调度安全约束冗余性判定解析条件和快速精简方法，离散决策变量可行性解析判定条件和可行解构造方法；构造了满足能量供需平衡的主动安全控制策略，应急解列大电网。从而以新思路解决了电网巨量安全约束和控制解列难题，成果应用于中国西北电网，发现超过90%的安全约束冗余，确定了安全瓶颈，验证了建设第二输电通道以支撑酒泉风电与黄河水电“风水配合”的必要性。IEEE智能电网汇刊前主编Shahidehpour教授团队等多次引用，认为能够快速识别剔除大量冗余安全约束，大大降低问题规模和计算复杂性；美国工程院院士、IEEE电力系统汇刊前主编Vittal教授将该成果作为主动解列的代表性方法进行比较对比，认为“能够找到最优的割集”。终端多能源系统优化方法，包括系统控制、调度和协调的确定与随机优化方法，发现并证明含积分约束的调度模型可等价转化为光滑凸规划问题，解决了动态积分约束难题，应用于宝钢等高耗能企业和楼宇多能源网络化系统。IEEE综述期刊编委、卡内基梅隆大学Ilic教授及亚利桑那州立大学Xue教授等认为该课题组提出基于微电网的多能源供需系统优化调度控制，能够大大节省能耗和费用。网络化动态系统控制策略设计与优化方法，包括搜索最优策略的自适应采样方法，证明了最优策略的结构，有效压缩了搜索空间，提出事件驱动的近似策略迭代方法。美国伊利诺伊大学香槟分校Zhou教授和乔治梅森大学Chen教授在该课题组成果基础上开展新的研究。网络化系统应急调度策略，包括建立了不确定环境下应急救援和疏散问题的新模型，提出了在线应急调度优化新策略，设计了信息不可完全预知条件下的优化策略并分析了性能。加拿大皇家科学院院士、阿尔伯塔大学Pedrycz教授认为该课题组提出了合理实际且有前途的研究方向。该项目发表SCI期刊论文103篇，包括50多篇IEEE期刊长文。20篇代表作SCI他引590次，总他引1512次，部分成果获2015年中国自动化学会自然科学一等奖。该项目负责人当选IEEE Fellow,先后担任IEEE电力与能源学会旗舰期刊—IEEE电力系统汇刊和IEEE智能电网汇刊编辑，领导获2009年度国家自然科学基金创新群体支持并延续。该课题组2位成员分别获2009、2014年国家杰出青年科学基金，1位获2012年国家优秀青年科学基金，2位博士生获全国优秀博士论文，3位获全国优秀博士学位论文提名，成员论文获2015 IEEE自动化科学与工程年会最佳大会论文奖和2014 WCICA最佳供应链论文奖。