Smart Charging and Parking of Plug-in Hybrid Electric Vehicles in Microgrids Considering Renewable Energy Sources
随着当前出于效率、可靠性和环境原因将集中式电力系统转变为分散式电力系统的趋势，在配电网络上集成各种分布式能源（DER）的微电网的概念越来越流行。在本文中，我们调查的智能充电和停车的插电式混合动力电动汽车（PHEV）在微电网与可再生能源（RES），如太阳能电池板，在并网模式。为了解决微电网中RES功率输出和PHEV充电条件相关的不确定性，我们提出了一种基于两阶段的随机最优化方法，其目标是为PHEV的停车和充电提供适当的调度，以最小化平均总运营成本，同时保持微电网的可靠性。最后通过实例验证了该方法的有效性。大量的仿真结果表明，微电网可以最大限度地降低运行成本，并确保其可靠性。
2018-07-15 math.OC
Towards Resilient Operation of Multi-Microgrids: An MISOCP-Based Frequency-Constrained Approach
分布式能源（DER）的高渗透率正在改变电力系统运行的模式。在主电网中断时向客户提供电力的能力引入了具有许多挑战和机遇的微电网概念。紧急控制由微电网中的并网模式和孤岛模式之间的过渡所引起的危险瞬态是这方面的主要挑战之一。为了应对这一挑战，本文提出了一个全面的优化和实时控制框架，以保持频率稳定的多微电网网络下孤岛事件，并实现最佳的负荷削减和网络拓扑控制与交流潮流的约束。本文还开发了一个强大的混合整数二阶锥规划（MISOCP）为基础的重新制定和切割平面算法的可扩展计算。我们相信这是文献中首次提出这样的多微电网网络控制框架，并通过大量的数值实验证明了其有效性。
2018-08-31 math.OC
Plug-and-play Solvability of the Power Flow Equations for Interconnected DC Microgrids with Constant Power Loads
本文研究了纯阻性直流电网的直流潮流方程，该电网由具有恒定功率负载的互联直流微电网组成。我们提出了一个条件的电力网，保证存在的解决方案的潮流方程。此外，我们提出了一个条件，任何微电网在孤岛模式，保证电网互联后仍然可行。这些条件提供了一种方法来确定在与具有恒定功率负载的特定微电网互连之后，电网是否仍然可行。虽然所提出的条件比文献中现有的条件更保守，但其新颖性在于其即插即用的性质。也就是说，该条件对要连接的微电网给出了限制，但不对电网的其余部分施加更多限制。
2019-04-18 math.OC
Simulation-Based Optimization for Policy Incentives and Planning of Hybrid Microgrids
针对偏远社区可再生能源转型的间歇性与成本问题，提出整合随机仿真与MSPSA算法的仿真优化框架，优化微电网配置与政策激励，在波波娃岛案例中使NPC降低68.1%，提升经济可行性并推动清洁能源应用。
2025-02-17 math.OC
Bi-level Mixed-Integer Nonlinear Optimization for Pelagic Island Microgrid Group Energy Management Considering Uncertainty
本文提出一种考虑不确定性的远洋海岛微网群双层能量管理框架，上下层分别由微网群运营商和聚合商优化成本与收益，并设计上界紧致迭代算法求解下层混合整数非线性问题，提升了最优性与计算效率。
2023-11-27 cs.SY eess.SY math.OC
Efficient Decentralized Economic Dispatch for Microgrids with Wind Power Integration
分散式能源管理在具有可再生能源的智能微电网中至关重要，原因包括环境友好性，减少通信开销和故障恢复能力。在这种情况下，目前的工作涉及分布式经济调度和需求响应倡议的并网微电网的高渗透率的风力发电。为了应对风能的本质随机可用性的挑战，一种新的能源规划方法，涉及实际的风能以及与主电网的能量交易，介绍。提出了一个随机最优化问题，以最小化微电网的网络成本，其中包括常规发电成本以及由风的不确定性引起的预期交易成本。为了绕过所涉及的过高的高维积分，利用有效的样本平均近似方法来获得具有保证收敛性的求解器。利用微电网的特殊基础设施，通过乘法器的交替方向法进一步开发了分散式算法。案例研究进行了测试，以证实新的方法的优点。
2014-01-23 math.OC
Distributionally Robust Frequency-Constrained Microgrid Scheduling Towards Seamless Islanding
针对微电网非计划孤岛引发的功率失衡与频率安全问题，提出一种分布鲁棒频率约束调度模型，通过协同优化机组组合、频率响应备用及虚拟惯量等，确保系统在非计划孤岛期间的频率安全，并验证了其有效性。
2024-01-07 cs.SY eess.SY math.OC
Optimal L-Infinity Frequency Control in Microgrids Considering Actuator Saturation
逆变器连接的资源可以通过注入有功功率来最小化系统频偏，从而提高低惯性电网的暂态稳定性。实际上，大多数发电和负荷扰动都是阶跃变化，工程品质因数通常是由这些阶跃扰动引起的频率峰值过冲。此外，逆变器连接的资源往往比传统的同步机更容易饱和。然而，尽管存在这些挑战，标准控制器设计必须通过$H_2$或$H_\infty$规范处理平均量，并且必须以特定方式考虑饱和。在本文中，我们明确考虑$L_\infty$控制饱和使用线性矩阵不等式为基础的方法来解决这些挑战。我们表明，这种方法导致显着改善稳定性能。
2019-10-08 cs.SY eess.SY math.OC
Energy Management System for a Low Voltage Direct Current Microgrid: Modeling and experimental validation
在可再生能源的重要集成的微电网领域，高效和实用的电力存储系统的要求引起直流微电网获得越来越多的关注。然而，发电和负荷消耗的不确定性以及电价的波动要求设计可靠的控制架构和强大的能源管理系统，以提高电能质量及其可持续性，同时最大限度地减少相关成本。本文提出了一种混合的方法，说明了模拟和实验结果的并网直流微电网，其中包括一个光伏电源和电池存储系统。特别强调的是放在微电网的总运营成本的最小化，同时考虑电池退化成本和电价。因此，提出了一个最佳的能量管理系统的能量存储系统调度，并使基于简单的模型的电费最小化。同时，模拟和实验室性能之间的差异突出。
2023-03-13 math.OC
Plug-and-play voltage and frequency control of islanded microgrids with meshed topology
Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell’Informazione Università degli Studi di Pavia（帕维亚大学工业与信息工程学院）
本文提出了一种新的分布式控制方案，用于由分布式发电单元互联组成的孤立微电网，通过本地控制器调节每个DGU的PCC电压和频率，确保整体稳定性。设计过程是分散的，且允许即插即用操作，仅需物理连接的DGU重新调整控制器。
2014-10-03 cs.SY eess.SY math.OC
Economic Nonlinear Model Predictive Control for Microgrids with Generator Up and Downtime Constraints
CERN（欧洲核子研究组织）；Freiburg University（弗赖堡大学）；Heidelberg University（海德堡大学）；Siemens AG（西门子股份公司）
针对含离散决策变量的微电网多阶段最优潮流问题，提出用凸二次近似替代非线性AC潮流方程，并引入附加时间耦合约束保证递归可行性，实现经济NMPC的稳定控制。
2026-05-26 cs.SY eess.SY math.OC
Decentralized Droop-based Finite-Control-Set Model Predictive Control of Inverter-based Resources in Islanded AC Microgrid
本文提出一种结合有限控制集模型预测控制器（FCS-MPC）的改进下垂控制方法，解决了孤岛交流微电网中因长传输线路高阻抗导致的功率分配与电压频率调节问题，实现了高效电压跟踪与频率稳定。
2024-07-29 math.OC
Towards Optimal Energy Management of Microgrids with a Realistic Model
本文研究了由多台常规发电机、可再生能源发电机和储能系统组成的微电网的能量管理问题。提出了一种两阶段的优化方法来调度发电，目的是最小化长期平均运营成本受运营和服务的约束。优化的第一阶段通过日前调度确定发电机组的小时机组组合，第二阶段通过小时调度执行发电机组、ESS和能量交易的经济调度。该组合解决方案满足了处理负荷需求和可再生能源发电中的大的不确定性的需要，并且在有限的计算资源下提供了满足短期和长期服务质量要求的有效解方案。基于实际负荷需求和可再生能源发电数据，通过仿真评估了所提出策略的性能。
2016-03-18 math.OC
Optimal Power Flow in Stand-alone DC Microgrids
直流微电网（DC-MG）可以在并网或独立模式下运行。特别地，独立DC-MG具有许多不同的应用。然而，独立的DC-MG的最优潮流问题本质上是非凸的。本文基于二阶锥规划（SOCP），研究了考虑凸松弛的直流-MG最优潮流（OPF）问题。为保证松弛的精确性，提出了温和的假设，只要求节点电压上界一致且网损为正。此外，还揭示了DC-MG的SOCP松弛的精确性不依赖于DC-MG的拓扑结构或操作模式，并且如果存在最优解，则该最优解必须是唯一的。如果考虑线约束，SOCP松弛的精确性可能不成立。在这方面，提出了两种启发式方法，给近似解。仿真结果验证了理论分析的正确性。
2017-08-17 math.OC
Mixed Integer Nonlinear Programming for Optimal Design of Energy Grids: Optimization Problems, Possible Solutions, and Model Formulation
针对能源依赖与分配次优问题，本研究采用混合整数非线性规划（MINLP）方法，探讨微电网在过剩电力、CO2排放及水资源短缺等条件下的优化设计与发电规划，并分析了模型约束与设备经验方程。
2023-04-02 math.OC
A power consensus algorithm for DC microgrids
University of Groningen（格罗宁根大学）；Swiss Federal Institute of Technology（苏黎世联邦理工学院）
本文提出并分析了一种新型直流微电网功率一致性算法，通过建立基于图论的非线性一致性系统，实现了功率一致性和电压几何均值的保持。
2017-02-24 cs.SY eess.SY math.OC
Robust Energy Management for Microgrids With High-Penetration Renewables
University of Minnesota（明尼苏达大学）
针对高可再生能源渗透率微电网，提出一种基于对偶分解的分布式经济调度方法，以最小化净成本并应对可再生能源不确定性。
2013-05-26 cs.SY eess.SY math.OC
Mixed Voltage Angle and Frequency Droop Control for Transient Stability of Interconnected Microgrids with Loss of PMU Measurements
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；GE Global Research, India（通用电气全球研究院印度分部）；University of Notre Dame（圣母大学）
本文提出了一种混合电压角度和频率下垂控制框架，用于在失去PMU测量时提高互联微电网的暂态稳定性，通过非线性切换系统模型和耗散性基于的分布式二次控制设计来保证稳定性。
2020-08-28 cs.SY eess.SY math.OC
An Efficient Method for the Optimal Control of Microgrids Under Uncertainties using Local Reduction
Imperial College London（帝国理工学院）；SLB Cambridge Research（斯伦贝谢剑桥研究中心）
针对微电网中带逻辑约束和不确定性的最优规模与功率调度问题，提出两种形式化方法（混合整数线性规划与连续非线性规划），并扩展局部缩减算法高效求解，平均可行性率超90%。
2026-06-11 math.OC
Optimal Distribution System Restoration with Microgrids and Distributed Generators
对可靠性和弹性的日益重视要求高级配电系统恢复（DSR）。电网传感器、远程控制和分布式发电机（DG）的集成为DSR带来了令人兴奋的机会。在这种情况下，这项工作认为一个单相配电系统的单步恢复的任务。与现有的工程不同，所设计的修复方案实现了最佳的岛屿形成，而无需预先确定参考巴士。它进一步促进了多个DG在同一个岛上运行，并根据其PV/PQ操作模式建立了协调层次结构。保证不具备黑启动能力的发电机与黑启动DG或变电站保持连接。所提出的方案模型的远程控制的电压调节器准确，并集成在恢复过程中。在一个改进的IEEE 37节点馈线上的数值试验表明，所提出的混合整数线性规划（MILP）处理1-5条线路的随机停电需要小于4秒。这种新的MILP配方的可扩展性可以归因于独特的使用周期和路径上的电网基础设施图，麦考密克线性化技术和近似的潮流模型。
2018-11-09 math.OC
A distributed control strategy for reactive power compensation in smart microgrids
University of Padova（帕多瓦大学）
针对智能微电网中最小化配电损耗的最优无功补偿问题，提出一种基于凸二次线性约束优化的近似模型，并设计随机gossip类分布式算法，证明其在辐射状网络中的收敛条件与速度。
2012-10-02 cs.SY eess.SY math.OC
Hierarchical Predictive Control Algorithms for Optimal Design and Operation of Microgrids
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文提出了一种分层预测控制算法，用于微电网的最优设计和运行，通过高保真的模型和迭代算法解决长期规划中的计算难题，提供接近最优的解决方案。
2018-03-18 cs.SY eess.SY math.OC
Peak-Aware Online Economic Dispatching for Microgrids
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Xi’an Jiao Tong University（西安交通大学）；University of California, Riverside（加州大学河滨分校）
本文提出峰值感知在线经济调度算法，解决微电网中可再生能源波动和峰价机制带来的挑战，通过确定性和随机性算法实现最优竞争比，实验证明其在成本节约方面优于传统方法。
2015-09-30 cs.SY eess.SY math.OC
Distributed Mixed Voltage Angle and Frequency Droop Control of Microgrid Interconnections with Loss of Distribution-PMU Measurements
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；GE Global Research（通用电气全球研究中心）；University of Notre Dame（圣母大学）
本文提出了一种新的分布式混合电压角度和频率下垂控制框架，以提高在分布式PMU测量丢失情况下微电网互联的可靠性，通过在角度下垂控制失效时使用频率下垂控制来保证稳定性，并设计分布式二次控制器以保证网络的暂态稳定性。
2020-12-24 cs.SY eess.SY math.OC
Optimization-based Residential Load Scheduling to Improve Reliability in the Distribution Grid
尽管最近住宅客户迅速采用屋顶太阳能光伏，但大多数光伏业主仍然难以实现电网中断期间的孤岛运行。在本文中，我们考虑的方法，以提高供电的可靠性，在住宅微电网的背景下，由一组住宅客户，每个屋顶太阳能光伏，通过一个单一的公共耦合点连接到配电网。假设光伏发电始终不足以满足住宅微电网内的电力需求。提出了三种基于优化的算法，以提高每个住宅客户的供电可靠性，尽管太阳能资源的可变性和不稳定性，以及电网中不频繁和持续停电的时期。通过一个案例研究，我们表明，大多数的住宅客户实现更高的可靠性不间断供电时，连接到住宅微电网相比，在孤立的自我消费模式。
2016-12-14 math.OC
An Efficient Scenario-Based Stochastic Model for Dynamic Operational Scheduling of Community Microgrids with High Penetration Renewables
电能的供应越来越多地来源于可再生发电资源。与可调度电厂相比，可再生能源发电的可变性和不确定性与传统可靠和鲁棒的配电系统是一个显著不同的问题。为了使包含各种分布式能源的社区微电网达到最优运行，在决策过程中应考虑可再生能源发电的随机性。为此，本文提出了一种基于随机情景的微电网最优动态能量管理模型，其目标是成本和排放最小化以及可靠性最大化。在该模型中，负荷消耗的不确定性，也是，风能和光伏发电机组的可用输出功率建模的基于马尔可夫的随机规划。通过这种方法，所提出的问题的固有的随机性质被释放，问题被分解成一个确定性的问题。最后，基于布谷鸟优化算法（COA）的改进的元启发式算法，以产生最佳的全局最优解。将该框架应用于典型的并网微电网中，验证了其有效性和可行性。
2017-11-11 math.OC
Robust Distributed Control of DC Microgrids with Time-Varying Power Sharing
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；University of Minnesota（明尼苏达大学）
本文提出了一种用于直流微电网中多直流-直流转换器输出电压调节的鲁棒分布式控制方案，支持时间变化的功率共享，适用于集中式和分布式实现，提升电压调节性能。
2017-01-11 cs.SY eess.SY math.OC
Balancing Accuracy and Complexity in Optimisation Models of Distributed Energy Systems and Microgrids with Optimal Power Flow: A Review
并网分布式能源系统（DES）的设计和运行的优化和仿真模型通常排除与潮流、发电和存储单元相关的固有非线性，以保持准确性和复杂性的平衡。这样的模型可能提供次优甚至不可行的设计和调度计划。在DES中，最优潮流（OPF）经常被歪曲，并作为一个独立的问题。最优潮流由与底层交流（AC）配电网相关的高度非线性和非凸约束组成。优化问题的这一方面经常被过程系统和优化领域的研究人员所忽视。在这篇评论中，我们解决OPF和DES模型之间的差距，突出OPF的DES设计和运行模型，以确保微电网的设计和运行的元素，以满足电网的要求的重要性。通过分析DES和OPF的基础模型，我们确定了详细的技术潮流约束，通常表示使用过于简化的线性逼近DES模型。我们还确定了一个子集的模型，标记为DES-OPF，其中包括这些详细的限制，并使用创新的优化方法来解决这些问题。这些研究的结果表明，实现可行解与高保真度的模型比实现全球最优解使用不太详细的DES模型更重要。对未来工作的建议包括需要在高保真模型和具有线性逼近的模型之间进行更多的比较，以及使用仿真工具来验证DES-OPF模型。该审查的目的是研究人员和利益相关者谁是有兴趣在建模DES，以支持更强大和更准确的优化模型的发展为未来的多学科观众。
2021-05-04 cs.SY eess.SY math.OC
A Distributed Scheme for Voltage and Frequency Control and Power Sharing in Inverter Based Microgrids
由于同步电机的稳定转动惯量不存在，基于并网逆变器的自主微电网提出了新的操作挑战。然而，电网形成逆变器的有效控制策略的设计是一个重要的问题，其中需要满足多个性能目标，包括电压/频率调节、电流限制能力以及有功功率共享和可扩展操作。在本文中，我们提出了一种新的控制架构，频率和电压控制，它允许通过一个内环，通过分布式二次控制策略和可扩展性，通过满足无源性的主动功率共享电流限制。特别地，频率控制器采用逆变器输出电流和角度来提供改善其稳定性特性的角度下垂策略。这也允许将一个二级控制策略，我们提供了一个分析的稳定性结果，考虑到线电导（在文献中的无损线假设相反）。该电压控制方案的显著特征在于它具有双环结构，该双环结构在反馈控制策略中使用直流电压来实现功率平衡策略以提高性能。控制策略的性能说明通过模拟与详细的非线性模型在一个现实的设置。
2023-01-16 cs.SY eess.SY math.OC
On Stability of Distributed-Averaging Proportional-Integral Frequency Control in Power Systems
基于分布式共识的微电网和电力系统二次调频优化控制器近年来受到广泛关注。本文提供了一个基于李雅普诺夫的证明，在时间尺度分离，这些控制方案是稳定的广泛的一类非线性电力系统模型，并在弱假设下（i）用于资源分配的目标函数，和（ii）描述在共识协议中的代理之间的通信的图形拓扑结构。通过详细的测试系统上的模拟结果进行了说明。
2020-03-09 math.OC
1st-Order Dynamics on Nonlinear Agents for Resource Allocation over Uniformly-Connected Networks
针对网络资源分配问题，提出了一种基于一阶共识的非线性分布约束凸优化的通用$1$算法。该解决方案用于优化弱连接无向网络上的连续可微严格凸代价函数，同时它在任何时候都是可行的，并对各种非线性进行建模，以考虑有限驱动能力方面的代理（的物理模型）上的缺陷和约束，例如，量化和饱和。由于这种固有的非线性，考虑理想代理模型的现有线性解决方案可能不一定收敛于保证的最优性和任何时候的可行性。一些应用还施加特定的非线性，例如，固定/有限时间或基于符号的鲁棒抗扰动态收敛。我们提出的分布式协议概括了这种非线性模型。把凸集分析与非光滑李雅普诺夫分析，我们证明收敛，（i）无论特定类型的非线性，（ii）与弱网络连接的要求（均匀连接）。
2021-11-19 cs.MA cs.SY eess.SY
