【原】华南理工大学朱继忠教授团队｜综合能源系统运行可靠性评估评述I：模型驱动法

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综合能源系统涉及多个能源环节，存在不同供能子系统间的耦合问题，影响运行可靠性的因素极为复杂多样。在受设备故障及随机停运等内部因素影响的同时，外部的不确定性运行条件也为系统的可靠运行带来威胁。那么，综合能源系统运行可靠性评估的关键问题和难点在于何处呢？

团队介绍

华南理工大学综合智慧能源系统优化运行与控制（ISESOOC爱思科）团队主要从事电网优化运行、综合能源系统、智能电网能量管理以及信息-物理-社会系统等方面的研究。

团队负责人朱继忠教授是国家海外高层次引进人才，IEEE/IET/CSEE Fellow，英国皇家学会客座研究员，担任IEEE PES智慧楼宇、负载及客户系统技术委员会（中国）主席，MPCE等国际期刊编委，IEEE P2781和P2783两个标准工作组主席，IEEE SMC标准委员会委员和IEEE SMC智能电力与能源系统专委会委员，全国电力需求侧管理标委会委员。曾任首届全国创新争先奖评审委员会委员、IEEE电力负荷分专委会主席、IEEE SBLC亚太地区工作组主席等。

团队正茁壮成长，目前有教授1名，副教授2名，博士后、博士与硕士研究生共30余名。近年来，参与和承担了国基等国家级课题6项、省部级科学基金4项、国家电网公司与南方电网公司科技项目等科研项目8项。近三年来发表SCI论文30余篇，EI收录论文60余篇，主持和参与制定国际国内相关标准5项，获省部级科技奖3项。

朱继忠教授团队也长期诚聘国内外博士后加入共同从事相关研究。更多团队介绍请点击网页链接：http://www2./ep/2021/0617/c18739a433374/page.htm

朱继忠

教授，博士生导师，IEEE/IET/CSEE Fellow，华南理工大学爱思科团队负责人，主要从事综合智慧能源系统优化运行与控制方面的研究工作。E-mail：zhujz@

骆腾燕

硕士研究生，研究方向为综合智慧能源系统运行可靠性评估与优化。E-mail：epluoty@mail.

吴皖莉

博士研究生，研究方向为电动汽车与电网互动。E-mail：epwuwanli@mail.

李盛林

博士研究生，研究方向为可再生能源微电网和主动配电网的能量管理。E-mail：[e-mail]

董瀚江

博士研究生，研究方向为综合智慧能源系统优化运行与控制。E-mail：epdonghj@mail.

研究背景

目前，对于综合能源系统(integrated energy system，IES)的研究已成为国内外能源领域未来发展的重要战略方向。作为运行优化与稳定控制过程中的关键技术，IES的运行可靠性评估方法一直受到广泛研究。运行可靠性定义为计及设备自身健康状况、外部环境条件、系统运行条件和系统运行行为时，系统在短期内按可接受的质量标准和所需数量不间断地向用户提供能量的度量。

与传统的可靠性评估不同，运行可靠性更关注设备在实时运行状态下的时变可靠性。IES受设备故障及随机停运等内部因素的影响，同时外部的不确定性运行条件也为系统的可靠运行带来威胁。

进行运行可靠性评估的主要目标不仅是实现对系统运行状态的实时评估与监测，而且可以基于系统运行实时状态信息，实现薄弱环节的精准快速定位，并对短期可能面临的运行风险进行科学预测，从而给出未来短时内的综合控制方案、辅助决策、运行调度指导等关键信息，保障IES持续高效安全稳定运行。

图1 IES耦合结构示意图

论文所解决的问题及意义

本文对现有的IES运行可靠性评估研究现状进行了进一步梳理，在此基础上提出了IES运行可靠性评估的新思路。

首先，从模型驱动以及数据驱动两方面详细介绍了IES设备运行可靠性建模的研究现状以及各种建模方法存在的问题；然后，从模型驱动、数据驱动、模型-数据混合驱动三个方面详细梳理了IES运行可靠性评估方法的研究现状，并分析总结其优势和不足；最后，对IES运行可靠性分析建模与评估方法中的现存关键科学问题进行展望，并提出人工智能背景下模型-数据混合驱动的IES运行可靠性建模与评估的新思路。

为保证文章内容的完整性与连贯性，笔者组织了上下两篇系列论文，本文为上篇，主要内容为对模型驱动的IES设备运行可靠性建模及IES运行可靠性评估进行研究现状的综述以及现存问题的归纳总结。

论文方法及创新点

为了规避短期运行风险，提升系统的安全性与可靠性，综合能源系统运行可靠性的建模及评估工作具有重要意义。本文首先对基于模型驱动的综合能源系统设备运行可靠性建模的研究现状进行阐述与总结；而后，从系统状态生成与选取、系统状态分析与评估、可靠性指标建立与计算三方面详细介绍了模型驱动的综合能源系统运行可靠性评估的研究现状，并系统归纳了现有研究存在的不足，以便后续研究进行参考和改进。

图2 模型驱动的运行可靠性评估

结论

对IES进行运行可靠性评估不仅可以实现系统实时可靠性信息的获取与感知，而且可对当前系统在未来短时段内可能面临的运行风险进行预测，对提升系统的安全稳定性具有重要意义。本文从模型驱动的IES设备运行可靠性建模方法和模型驱动的IES运行可靠性评估方法两大方面进行研究现状的综述并总结出现有研究存在的问题。

本系列论文的下篇将会对数据驱动以及模型-数据混合驱动的IES运行可靠性评估做详细评述，并对IES 运行可靠性评估工作作出展望，在此基础上，提出基于模型-数据混合驱动的IES运行可靠性建模与评估新思路。

引用本文

朱继忠, 骆腾燕, 吴皖莉, 李盛林, 董瀚江. 综合能源系统运行可靠性评估评述I：模型驱动法[J]. 电工技术学报, 2022, 37(11): 2761-2776. Zhu Jizhong, Luo Tengyan, Wu Wanli, Li Shenglin, Dong Hanjiang. A Review of Operational Reliability Assessment of Integrated Energy Systems Ⅰ: Model-Driven Method. Transactions of China Electrotechnical Society, 2022, 37(11): 2761-2776.

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