中文題目：油田多能微網的調度優化技術綜述

論文題目：A Review of Scheduling Optimization Techniques for Oilfield Multi-energy Microgrid

錄用會議：2024 4th International Conference on Energy, Power and Electrical Engineering (EI國際會議)

原文DOI：10.1109/EPEE63731.2024.10875147

原文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10875154

見刊時間：2025.02.17

作者列表：

1）張孟祥 中國石油大學（北京）人工智能學院 自動化專業 本21 

2）劉   斌 中國石油大學（北京）人工智能學院 自動化系教師

3）劉曉萌 中國石油大學（北京）人工智能學院 控制科學與工程專業 碩24 

文章簡介:

在能源轉型背景下，油田多能微網的多目標調度優化面臨諸多挑戰。本文先介紹其基本結構與主要挑戰，再探討隨機性建模、多目標優化等研究，總結智能優化算法作用，旨在為調度優化提供新思路與方案。

摘要:

在能源轉型背景下，油田多能微網作為能源高效利用的關鍵載體，其多目標調度優化面臨經濟性、低碳性、系統安全與穩定性等多重挑戰。本文綜述該領域研究進展，首先介紹油田多能微網的基本結構及其面臨的主要挑戰，包括能源供應的不確定性和系統的高復雜度；接著探討在隨機性和不確定性建模方面的研究，分析如何通過隨機規劃和魯棒優化方法來應對能源需求波動和供應不穩定性；然后討論多目標優化的核心問題，探討在經濟性、低碳性、安全性和穩定性等多個目標之間平衡的難題。最后，本文總結智能優化算法在油田多能微網調度中的需求，特別是在應對算法時效性和不確定性方面的作用。本文通過綜述現有技術和方法，旨在為油田多能微網的調度優化提供新的思路和有效的技術方案。

背景與動機:

全球能源需求增長，傳統能源系統面臨環保與安全挑戰，能源結構正向可再生能源轉型。在油氣領域，生產活動導致能源需求波動，傳統能源系統難以應對。油田多能微網可實時監測、智能調度，保障能源供應穩定，對維持生產意義重大。油田多能微網整合多種能源，優化調度可以減少浪費，提高能源利用效率，降低油田成本、提升效益。但油田綜合能源系統集成與優化難度大，需提升調度的魯棒性和適應性。

本文圍繞油田多能微網調度優化技術展開，先介紹基本結構和現存問題，再從隨機性與不確定性研究、多目標優化、優化算法等方面綜述相關技術，尋找更優方案，最后總結展望。

設計與實現:

從油田多能微網的基本結構入手，從隨機性與不確定性、多目標優化和合適的優化算法等角度展開文獻調研，綜述現有技術和方法，包含如下幾個方面：

1.隨機性建模：能源需求波動、供應不穩定是難題，現有研究用隨機規劃和魯棒優化處理不確定性。隨機規劃定義概率分布函數，魯棒優化建立不確定集，但單一方法有局限，可融合二者優勢應對多重不確定性。

2.多目標優化：優化目標包括經濟性、低碳性、安全性和穩定性，這些目標相互制約。求解思路有將多目標轉單目標的權衡法、直接尋找 Pareto最優解集法和利用啟發式算法求解法，關鍵是平衡各因素權重獲取全局最優解。

3.智能優化算法：傳統優化方法難以滿足需求，智能算法在處理復雜問題有優勢但計算時間長，混合算法結合智能與傳統算法優點，是目前的研究熱點。

主要內容:

構建如圖1所示的油田多能微網基本結構框架；針對油田多能微網的模型隨機性、多目標優化和智能優化算法等方面開展如下圖2和圖3所示的文獻調研，通過合理優化設計，提高油田綜合能源系統的經濟性、低碳性、安全性、穩定性和環境友好性。

圖1 油田多能微網結構框架

 

圖2 考慮隨機性研究的模型和求解方法

圖3 考慮多目標優化研究的模型和求解方法

結論:

本文從油田多能微網的基本結構、面臨的挑戰、隨機性建模、多目標優化和智能優化等方面，深入探討了優化調度的發展現狀。同時，本文詳細綜述了國內外在解決這些關鍵問題上的技術研究，主要關注調度優化中的隨機性處理、多目標優化和智能優化，提煉了應對不確定性和實現高效調度的關鍵技術。希望這些研究成果能夠為未來油田多能微網的優化調度和系統穩定性提升提供新的思路和方法。

關于作者:

劉斌，特任崗位副教授。IEEE電路與系統學會技術委員會成員，中國電工技術學會、中國電源學會高級會員。2014年于山東大學數學學院獲學士學位，2021年于北京理工大學自動化學院獲博士學位，2021年至2023年于清華大學電機系進行博士后研究工作。主要從事新能源并網系統穩定性、油氣與新能源融合領域的研究，發表SCI/EI收錄學術論文40余篇，授權發明專利4項，參編專著2部。主持省部級縱向課題1項，作為主研人參與國家重點研發計劃4項、國家自然科學基金項目3項、省部級以上縱向/橫向項目20余項。曾獲北京理工大學校優秀博士學位論文1項、國際會議優秀論文獎2項。聯系方式：liubin6410@126.com