ISSN 1000-1239 CN 11-1777/TP

    2017能源互联网专题

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    1. 2017 能源互联网专题前言
    王继业,曹军威,盛万兴
    计算机研究与发展    2017, 54 (): 681-682.  
    摘要505)   HTML0)    PDF (405KB)(627)   
    能源可持续发展是人类面临的共同难题,传统化石能源消耗殆尽,除水力资源作为清洁的可再生能源被广泛用于发电之外,其他具有较大利用潜力的可再生能源,如太阳能、风能等都具有间歇性和不稳定性的特点,至今尚未充分加以利用。借鉴信息互联网技术的理念、方法,可实现能源生产、传输到消费的开放对等和双向动态平衡,构建未来信息与能源深度融合的能源互联网是践行我国能源革命和国际第三次工业革命的重要方面。在能源互联网构建的能源体系中,能源与信息互联网中的信息类似,任何合法主体都能够自由接入和分享能量。从计算机技术角度看,通过信息能源深度融合,可实现信息主导、精准控制的能源体系,这些方面的研究亟需开展。《计算机研究与发展》适时推出了能源互联网专题,在征文发出之后,得到同行的广泛关注。通过专题公开征文以及约稿征得74篇高质量的投稿,这些论文分别在多个研究方向上阐述了能源互联网领域具有重要意义的研究成果,展示这个领域近年来的热点及研究现状。本专题的审稿严格按照期刊审稿要求进行,最终从中遴选出7篇论文入选本专题,分别涵盖了能源互联网在能量交换、信息通信、能量管理和市场交易等方面的研究内容。
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    2. 多能微网阶段化多模式混合仿真关键技术综述
    张树卿,唐绍普,朱亚萍,于思奇,孙钰博
    计算机研究与发展    2017, 54 (4): 683-694.   doi: 10.7544/issn1000-1239.2017.20161011
    摘要830)   HTML1)    PDF (3785KB)(683)   
    能源互联网已经成为我国能源生产和消费革命强大的推动力,它将智能微网技术和多能协调互补等核心技术集成应用,多种能源形式的“源-荷-储”交叉共建,使得能量转化、传输机理和系统运行特性复杂.现有热力、电力等能源系统的计算方法和仿真手段分别针对一种独立能源系统,不能满足多种不同能源耦合和交互机理、多能系统组网运行及控制特性的计算分析需求.总结评述了作为多能系统仿真基础的微电网和非电能源系统仿真技术现状,分析和概括了多能系统根本特征、仿真要点和难点,进一步提出了阶段化、多模式混合仿真思想,概括了其中的关键技术,以期充分利用现有能源设备-系统仿真模型和算法基础,建立适用于多能源系统动态、暂态仿真分析技术,并以典型的冷热电联供为例说明段化多模式混合仿真技术在多能系统中的应用.
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    3. 基于链式路由网络的能源接入管理策略研究
    任光,杨刚,华昊辰,杨方,白翠粉,邱忠涛,曹军威
    计算机研究与发展    2017, 54 (4): 695-702.   doi: 10.7544/issn1000-1239.2017.20161022
    摘要714)   HTML0)    PDF (2289KB)(764)   
    针对能源路由器在能源互联网示范工程中的应用需求,提出了链式路由网络结构以及基于边缘扩散的路由控制实现策略,初步解决了示范工程内部用户级的能量管理问题.1)在介绍单能源路由器的基础上,设计了由多个能源路由器链接组成的链式路由网络,实现了能量的区块化划分;2)给出了边缘扩散策略.以链式网络内的个体路由器为决策中心,把功率不平衡性传递到临近的路由器,最终由链式网络最外缘的低压电网消除功率失衡,从而实现自身的功率平衡;3)对通信支撑网络和应用场景进行了分析,初步说明了链式路由网络在示范工程中的实际可行性.
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    4. 能源互联网下基于储能调度及多源供能的数据中心能效优化
    孙春蕾,温向明,路兆铭,盛万兴,曾楠,李洋
    计算机研究与发展    2017, 54 (4): 703-710.   doi: 10.7544/issn1000-1239.2017.20161016
    摘要835)   HTML0)    PDF (2800KB)(741)   
    近年来,数据中心能效优化问题得到业界的普遍关注.同时,能源互联网的发展为数据中心能效优化问题提供了新的研究思路.能源互联网中的用户,尤其是大型的工业用户,通常具备一定的储能能力和一定的智能化能源管理能力.随着清洁能源的大规模部署以及售电公司的快速发展,数据中心等大型能耗用户也随之获得购电的选择权,可以根据电价、清洁程度等因素,从不同的能源供应商购买能源,从而降低能源成本,提高能效.研究表明在污染指数及实时电价的调节下,用户更趋向于在用电低谷期买入更多廉价且清洁的能源.因此,一方面综合考虑污染指数函数与实时电价,构建多源购电成本模型;另一方面综合考虑储能的操作成本及潜在收益成本,构建储能充放电成本模型,简称储能成本模型.以此为基础,建立了有储能系统下的数据中心多源能源选择模型,并与无储能时序调度策略时的系统性能做了对比.仿真结果表明:提出的模型可以通过对储能时序及多源能源选择的综合优化,一定程度上降低数据中心的日能源成本,同时提高清洁能源利用率.
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    5. 面向能源互联网的电力量子保密通信系统性能评估
    陈智雨,高德荃,王栋,李国春,魏晓菁
    计算机研究与发展    2017, 54 (4): 711-719.   doi: 10.7544/issn1000-1239.2017.20161024
    摘要787)   HTML2)    PDF (3216KB)(836)   
    随着全球能源互联网的快速发展,越来越多分布式能源系统接入,对于能源信息的网络与信息安全关注和需求日益迫切.量子保密通信技术在原理上可实现信息通信的无条件绝对安全,其在电网中的应用尚处于探索试点阶段.围绕全球能源互联网环境下的电力量子保密通信性能进行评估分析研究,1)考虑到电网环境的复杂性和电力通信传输损耗的多样性,提出电力量子保密通信系统性能评估的架构图;2)通过仿真模拟电力通信传输环境、电网实际业务环境,从距离损耗、舞动损耗、接续损耗等6个方面测试评估电力量子保密通信系统中的量子信道和数据交互通道的各项性能指标;3)通过仿真实验验证了该技术在电力通信领域应用的可行性及安全性,有效地支撑能源互联网的发展.
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    6. 基于多智能体混合调度的电网自愈系统
    王娟娟,王宏安
    计算机研究与发展    2017, 54 (4): 720-730.   doi: 10.7544/issn1000-1239.2017.20161026
    摘要841)   HTML3)    PDF (3421KB)(677)   
    随着智能电网、信息技术和新能源技术的飞速发展,能源互联网的概念已经提出,“源-网-荷-储”4个环节的互动协调的趋势已经显现.能源互联网本质上是安全攸关系统,特别在电网故障发生时,需要执行大量的具有先后关系和截止期限的动作序列进行恢复.因此,能源互联网中实现电网自愈的体系架构在多智能体的基础上,提出了一种基于多智能体的混合实时调度模型和求解方法,在电网自愈过程中加入了故障链和安全树,并增加了截止期约束条件,确保电网能及时得出修复故障安全的操作序列,减少后继可能发生的故障.最后,通过仿真结果验证了智能电网自愈多智能体混合实时调度模型及其求解算法可有效地增加故障结点安全操作处理的成功率(平均17.74%)并减少故障链式后续触发率(平均7.72%),有助于增强智能电网乃至能源互联网的快速自愈和减少后继安全故障的发生.
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    7. 基于威胁传播的多节点网络安全态势量化评估方法
    田建伟,田峥,漆文辉,郝悍勇,李仁发,黎曦,乔宏,薛海伟
    计算机研究与发展    2017, 54 (4): 731-741.   doi: 10.7544/issn1000-1239.2017.20161015
    摘要864)   HTML1)    PDF (2598KB)(718)   
    传统的安全态势评估方法主要面向小规模网信息系统,忽略了网络节点间风险的关联性.针对能源互联网中复杂的网络结构,提出基于威胁传播的多节点网络安全态势量化评估方法,1)该方法提出能源互联网网络节点的概念和相关定义,并利用图理论对能源互联网的网络结构进行建模;2)提出基于威胁传播概率的安全态势量化方法,计算网络节点安全态势,并提出多节点网络的权重计算方法LR-NodeRank,进而评估整个网络的融合安全态势;3)提出一种基于最简威胁图的安全态势改进方法,计算需要开展安全加固的网络边界.实验结果表明:该方法能够准确评估多节点网络的安全态势,能够有效计算边界连接关系.
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    8. 基于区块链的数据安全共享网络体系研究
    王继业,高灵超,董爱强,郭少勇,陈晖,魏欣
    计算机研究与发展    2017, 54 (4): 742-749.   doi: 10.7544/issn1000-1239.2017.20160991
    摘要3007)   HTML38)    PDF (3104KB)(2186)   
    针对能源互联网企业内部与外间的数据共享过程中,存在集中部署访问受限、标识不唯一、易被窃取或篡改隐患等问题,影响到数据作为资产进行统一安全共享的效率.为此,结合区块链的去中心化、自主对等、难以更改的技术特征,构建基于区块链的数据安全共享网络体系,主要包括去集中化数据统一命名技术及服务、授权数据分布式高效存储和支持自主对等的数据高效分发协议.其次,设计了开放式数据索引命名结构,含一级基础ODIN和多级扩展ODIN,且阐述了开放数据索引命名运行机制.再次,基于ODIN技术,设计了基于ODIN的去中心化DNS的域名协议模块,为数据间P2P安全可信共享奠定基础.最后,针对基于ODIN的去中心DNS的功能进行验证,为实现企业内部及企业间的数据安全共享构建了一种可信网络环境.
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