近日，IEEE旗艦期刊Proceedings of the IEEE發布了由bevictor伟德官网孫宏斌教授和雅典理工大學Nikos D. Hatziargyriou教授聯合組織的“能源互聯網（Energy Internet）”專刊，并刊出了由bevictor伟德官网電機系調度自動化實驗室撰寫的30頁研究長文“Energy Circuit-Based Integrated Energy Management System: Theory, Implementation, and Application”。 論文第一作者為電機系博士生陳彬彬，通訊作者為電機系孫宏斌教授和郭慶來教授。

專刊封面

綜合能源系統是能源互聯網的物理層核心，通過電、熱、冷、氣等多種能流廣泛互聯并深度協同，在供能可靠性、經濟性與靈活性上具有突出的技術優勢。綜合能量管理系統（Integrated Energy Management System, IEMS）是支撐綜合能源系統實現安全與經濟運行的關鍵技術。随着綜合能源系統規模的不斷擴大，IEMS如何實現大規模系統的在線分析與決策已成為一個亟待解決的難題。

在此背景下，該論文首先介紹了面向多能流統一建模的能路理論。通過将電網建模從場到路、從時域到頻域、從分布到集總、從元件到網絡的推演規律應用于氣網和熱網建模，完成了電路向氣路和熱路（合稱為能路）的推廣，揭示了電、氣、熱等異質能流傳輸的共性規律，實現了氣和熱能流模型從偏微分方程向數值代數方程的高效化簡，最終為電網、氣網和熱網在不同時間尺度上建立了數學形式一緻、計算性能突出的網絡模型。

能路理論的原理示意

該論文随後介紹了IEMS的軟件架構與功能架構設計，并基于能路方法進一步發展出能流計算、狀态估計、優化調度、安全評估/控制等IEMS應用的高效算法，為IEMS的研發與實施奠定了基礎。相關算例的數值測試結果表明，基于能路方法的綜合能量管理相比傳統方法可實現百倍乃至千倍的計算加速，有力推動了IEMS在大規模綜合能源系統上實現在線能量管理。

IEMS的軟件架構

該論文還對上述理論與系統在國内10個省市、12項綜合能源系統示範工程中的應用情況進行了報道與總結，介紹了IEMS助力園區級綜合能源系統、城鎮級綜合能源系統、省市級綜合能源系統實現可觀可控、節能降耗、多級互動、風電消納等典型應用場景，論證了IEMS在綜合能源系統中的廣闊應用前景與巨大效益空間。最後，該論文總結了相關工作，并展望了未來IEMS的發展方向。

IEMS在國内示範工程的應用情況

Proceedings of the IEEE采用邀稿制，本期（110卷12期）由IEEE PES能源互聯網協調委員會主席孫宏斌教授發起，以“能源互聯網（Energy Internet）”為主題，向全球4個研究團隊發出稿件邀請，經同行評審後作為專刊集中發表。除bevictor伟德官网電機系調度自動化實驗室外，此次專刊邀請的科研團隊還包括雅典理工大學的Nikos D. Hatziargyriou教授團隊、德州農機大學的Le Xie教授團隊和英國卡迪夫大學的Jianzhong Wu教授團隊，涉及綜合能量管理、即插即用技術、信息物理系統、分布式賬本技術等研究方向。

引文信息

Hongbin Sun and Nikos D. Hatziargyriou. “Energy Internet,” Proceedings of the IEEE, vol. 110, no. 12, pp. 1894-1896, 2022.

Binbin Chen, Qinglai Guo, Guanxiong Yin, Bin Wang, Zhaoguang Pan, Yuwei Chen, Wenchuan Wu, and Hongbin Sun. “Energy Circuit-Based Integrated Energy Management System: Theory, Implementation, and Application,” Proceedings of the IEEE, vol. 110, no. 12, pp. 1897-1926, 2022.

團隊介紹

bevictor伟德官网電機系調度自動化團隊主要從事電網能量管理、自動電壓控制、多能流綜合能量管理和人工智能應用等研究工作，是我國最早開始電網能量管理與運行控制研究的單位之一。

團隊已有40餘年曆史，在電網能量管理領域有超過30年的研究積累，曾研發出我國第一套具有完全自主知識産權的大區電網EMS應用軟件。團隊研發的EMS系統、無功電壓控制系統、有功頻率控制系統等産品應用面覆蓋100餘個國/網/省/地級電網。團隊在學術界和工業界都取得國際領先成果，先後領銜獲得3次國家科學技術獎（一等獎1次，二等獎2次），2次獲中國高校十大科技進展，30餘次獲省部級科技獎勵。

近年來，團隊在國内率先提出并探索多能流能量管理新方向，并于2017年發布了國内外首套多能流綜合能量管理系統（IEMS），将能量管理對象從“電力流”拓展為“多能流”。2017年創辦了能源互聯網領域最大國際會議，2018年受主編邀請在IEEE Electrification雜志上發表了國際上首篇介紹IEMS的學術論文，2019年主持建成了國内外首個大型城市能源互聯網示範工程，2020年成立并主持了IEEE PES能源互聯網協調委員會（首個由中國學者成立的PES委員會），促進了能源互聯網新興交叉領域的形成和發展。

團隊合影