[论文解读] A Rudiment of Energy Internet: Coordinated Power Dispatching of Intra- and Inter- Local Area Packetized-Power Networks

Jinghuan Ma|arXiv (Cornell University)|Dec 24, 2017

Microgrid Control and Optimization参考文献 20被引用 3

一句话总结

本文提出了一种用于互联本地区域分组化电力网络（LAPPNs）的协作式电力调度框架，协调内部及跨LAPPN的电力传输。通过整合用户匹配与两层调度机制，该框架在最大化能量输送的同时确保传输紧急程度的公平性，在双LAPPN系统的仿真中实现了高利用率和低损耗。

ABSTRACT

Local area packetized-power network (LAPPN) provides flexible local power dispatching in the future Energy Internet. With interconnections among multiple LAPPNs, power dispatching can be further extended to intra- and inter-LAPPN power interchanges. It becomes a significant issue to schedule the two kinds of power interchanges as, from a system perspective high utilization of available scheduling time slots and low overall transmission loss should be guaranteed, and from a subscriber perspective a high scheduled ratio of transmission requests with a fair transmission sequence in terms of transmission urgency are expected. To this end, we propose a cooperative power dispatching framework for connected LAPPNs, including subscriber matching and two-layer power transmission scheduling. The former matches subscribers from different LAPPNs, considering both subscriber preferences and power transmission loss. The latter coordinates the intra- and inter-LAPPN power packet transmission to maximize the amount of energy delivered with a guaranteed fairness on user urgency. Simulation results of a two-LAPPN system are provided, which demonstrate that the proposed framework can achieve effective and efficient power dispatching in terms of the mentioned concerns, and reveal facts on ideal system capacity and how to manipulate the proportions of the two kinds of transmissions according to network status.

研究动机与目标

• 解决在新兴能源互联网中协调内部及跨LAPPN电力交换的挑战。
• 确保互联LAPPNs中调度时隙的高系统利用率和整体传输损耗低。
• 保证高比例的传输请求被调度，并基于传输紧急程度实现公平的优先级排序。
• 开发一种可扩展的框架，在多个LAPPNs之间平衡能源效率与用户公平性。

提出的方法

• 引入两层电力传输调度框架：一层用于内部LAPPN，另一层用于跨LAPPN协调。
• 实施一种用户匹配算法，同时考虑用户偏好和LAPPN之间的电力传输损耗。
• 采用协作式调度机制，在维持基于紧急程度的传输顺序公平性的同时最大化总输送能量。
• 将电力传输建模为时隙化的分组化能量交换，以实现灵活且动态的调度。
• 通过联合考虑可用时隙、传输损耗和基于紧急程度的优先级队列来优化调度决策。
• 在双LAPPN系统中应用基于仿真的评估，以验证框架在不同网络条件下的性能。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何有效协调内部及跨LAPPN的电力交换，以最大化能量输送和系统效率？
• RQ2 基于实时网络状态，内部与跨LAPPN传输比例之间的最优权衡是什么？
• RQ3 如何在最大化成功调度请求数量的同时保证传输紧急程度的公平性？
• RQ4 传输损耗和用户偏好对互联LAPPNs整体调度性能有何影响？

主要发现

• 所提出的框架通过平衡能量输送与传输紧急程度的公平性，实现了有效且高效的电力调度。
• 仿真结果表明，与非协作方案相比，该框架显著提高了传输请求的调度比例。
• 该框架在最大化双LAPPN系统中可用时隙利用率的同时，保持了整体低传输损耗。
• 系统揭示了一个理想容量阈值，超过该阈值后，跨LAPPN传输对性能变得更为关键。
• 根据网络状态调整内部与跨LAPPN传输的比例，可显著提升系统吞吐量。
• 两层调度机制有效协调了LAPPN之间的电力输送，确保了公平性而不影响能量输送量。