1、電力網絡是人類文明從機械時代邁入電氣時代最具代表性的標志。電力網絡由發(fā)電設備，傳輸設備，配用設備等組成，向用電方提供安全穩(wěn)定的電力來源。然而隨著電力設備的老化、電力需求的日益增長及新能源技術的發(fā)展，可靠、穩(wěn)定、高效的電網技術成為研究熱點。智能電網(Smart Grid)，被學術界和工業(yè)界認為是有效解決現有挑戰(zhàn)的下一代電網技術解決方案。智能電網將會配備通信設施和實時測量設施，提高電網的可靠性、穩(wěn)定性、效率，同時能夠預防、應對電網內部以及外

2、部的危機。智能電網將有效處理電力運輸及調度過程中的不確定性，提供新型清潔能源，優(yōu)化配用電網系統并提升電力供應的質量和可靠性，更加主動地預測和管理電網操作中的不可預測事件，降低電網運行風險。
　　在未來的智能電網，能量優(yōu)化管理問題是一項核心關鍵技術和前沿研究課題。先進量測技術和智能配用電網通信設施的引入促使智能電網變革為一個閉環(huán)反饋可控系統。在此硬件設施基礎上設計優(yōu)化控制算法將有效改善電力網絡的能量使用效率、可靠性和穩(wěn)定性。根據智能

3、配用電網體系內個體之間是否實時交互，可以將能量優(yōu)化管理問題分為宏觀層面和微觀層面。值得注意的是，作為信息物理系統的典型范例，智能配用電網面臨信息融合后帶來的安全問題。本文結合該方向的最新研究成果，以智能配用電網能量優(yōu)化管理的關鍵技術研究為主要內容。
　　首先，本文簡要回顧智能配用電網能量優(yōu)化管理問題的相關研究背景、概述和國內外研究現狀。
　　本文的主要貢獻包括以下幾個方面:
　　1.研究了家庭用戶用電設備調度問題，考慮

4、在智能電網背景下針對實時電價的預測具有不確定性。家庭用戶用電設備的負載調度應該考慮到用戶舒適度以及對不確定實時價格的魯棒性。首先根據用電設備的特性進行建模，然后構建考慮到用戶舒適度和魯棒性的目標函數，最終問題被構造成為一個混合整數二次優(yōu)化問題。通過整數松弛將整數變量轉換為連續(xù)變量，然后用內點法解出二次優(yōu)化問題，最終將一些連續(xù)變量近似為整數變量，得到次優(yōu)解，并給出次優(yōu)解和最優(yōu)解之間差距的證明。此外還給出一個迭代學習算法，獲取用戶的用電習慣

5、和決定用電費用和滿意度之間的權重因子。
　　2.研究了智能樓宇中的會議調度問題。在智能樓宇中，對所舉辦的會議進行調度使得用電費用達到最小。首先針對會議的特點以及實際情況進行建模，考慮到啟動電量（將房間溫度調整到舒適程度的額外電量），構造目標函數。該問題為一個混合整數線性規(guī)劃問題，可通過優(yōu)化工具解決。為了降低計算復雜度，本文設計了一個基于評分排序的方法，對每個會議分別進行調度安排，最終得到次優(yōu)解。仿真結果證明該算法能夠使得樓宇的用電

6、費用減低28.5％，且計算時間大幅減少。
　　3.研究了多家供電公司場景下的需求側響應管理策略。未來的電力市場是開放的，允許多方競爭。該問題給出的場景即是多家供電公司向一個居民小區(qū)供電，各家供電公司可以自由選擇價格和產量。居民小區(qū)用戶也可根據市場價格和市場供應選擇供電公司和用電量。本文采用了兩層博弈模型，其中非合作博弈用于建模供電公司之間的交互和策略選擇，演化博弈用戶建模居民小區(qū)的策略選擇。最終設計分布式算法，使供電公司和居民用戶

7、分別收斂到Nash平衡點和演化博弈平衡點。仿真結果表明該算法可有效降低用電需求的峰值平均值比。
　　4.研究了不可靠無線通信對于需求側響應管理的影響以及設計抗擁塞攻擊算法。在智能配用電網背景下，采用通用需求側響應管理模型，其中家庭用戶和分布式控制中心的通信通過無線通信實現，家庭用戶可以在多條無線信道選擇一個信道進行通信，同時攻擊者會選擇一個信道對其進行擁塞攻擊，能量管理中心無法成功接收家庭用戶的需求信息，將對其需求進行估計。并證明