中文题目：油田多能微网的调度优化技术综述

论文题目：A Review of Scheduling Optimization Techniques for Oilfield Multi-energy Microgrid

录用会议：2024 4th International Conference on Energy, Power and Electrical Engineering (EI国际会议)

原文DOI：10.1109/EPEE63731.2024.10875147

原文链接：http://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10875154

见刊时间：2025.02.17

作者列表：

1）张孟祥 中国天天色天天（北京）人工智能学院 自动化专业 本21 

2）刘   斌 中国天天色天天（北京）人工智能学院 自动化系教师

3）刘晓萌 中国天天色天天（北京）人工智能学院 控制科学与工程专业 硕24 

文章简介:

在能源转型背景下，油田多能微网的多目标调度优化面临诸多挑战。本文先介绍其基本结构与主要挑战，再探讨随机性建模、多目标优化等研究，总结智能优化算法作用，旨在为调度优化提供新思路与方案。

摘要:

在能源转型背景下，油田多能微网作为能源高效利用的关键载体，其多目标调度优化面临经济性、低碳性、系统安全与稳定性等多重挑战。本文综述该领域研究进展，首先介绍油田多能微网的基本结构及其面临的主要挑战，包括能源供应的不确定性和系统的高复杂度；接着探讨在随机性和不确定性建模方面的研究，分析如何通过随机规划和鲁棒优化方法来应对能源需求波动和供应不稳定性；然后讨论多目标优化的核心问题，探讨在经济性、低碳性、安全性和稳定性等多个目标之间平衡的难题。最后，本文总结智能优化算法在油田多能微网调度中的需求，特别是在应对算法时效性和不确定性方面的作用。本文通过综述现有技术和方法，旨在为油田多能微网的调度优化提供新的思路和有效的技术方案。

背景与动机:

全球能源需求增长，传统能源系统面临环保与安全挑战，能源结构正向可再生能源转型。在油气领域，生产活动导致能源需求波动，传统能源系统难以应对。油田多能微网可实时监测、智能调度，保障能源供应稳定，对维持生产意义重大。油田多能微网整合多种能源，优化调度可以减少浪费，提高能源利用效率，降低油田成本、提升效益。但油田综合能源系统集成与优化难度大，需提升调度的鲁棒性和适应性。

本文围绕油田多能微网调度优化技术展开，先介绍基本结构和现存问题，再从随机性与不确定性研究、多目标优化、优化算法等方面综述相关技术，寻找更优方案，最后总结展望。

设计与实现:

从油田多能微网的基本结构入手，从随机性与不确定性、多目标优化和合适的优化算法等角度展开文献调研，综述现有技术和方法，包含如下几个方面：

1.随机性建模：能源需求波动、供应不稳定是难题，现有研究用随机规划和鲁棒优化处理不确定性。随机规划定义概率分布函数，鲁棒优化建立不确定集，但单一方法有局限，可融合二者优势应对多重不确定性。

2.多目标优化：优化目标包括经济性、低碳性、安全性和稳定性，这些目标相互制约。求解思路有将多目标转单目标的权衡法、直接寻找 Pareto最优解集法和利用启发式算法求解法，关键是平衡各因素权重获取全局最优解。

3.智能优化算法：传统优化方法难以满足需求，智能算法在处理复杂问题有优势但计算时间长，混合算法结合智能与传统算法优点，是目前的研究热点。

主要内容:

构建如图1所示的油田多能微网基本结构框架；针对油田多能微网的模型随机性、多目标优化和智能优化算法等方面开展如下图2和图3所示的文献调研，通过合理优化设计，提高油田综合能源系统的经济性、低碳性、安全性、稳定性和环境友好性。

图1 油田多能微网结构框架

 

图2 考虑随机性研究的模型和求解方法

图3 考虑多目标优化研究的模型和求解方法

结论:

本文从油田多能微网的基本结构、面临的挑战、随机性建模、多目标优化和智能优化等方面，深入探讨了优化调度的发展现状。同时，本文详细综述了国内外在解决这些关键问题上的技术研究，主要关注调度优化中的随机性处理、多目标优化和智能优化，提炼了应对不确定性和实现高效调度的关键技术。希望这些研究成果能够为未来油田多能微网的优化调度和系统稳定性提升提供新的思路和方法。

关于作者:

刘斌，特任岗位副教授。IEEE电路与系统学会技术委员会成员，中国电工技术学会、中国电源学会高级会员。2014年于山东大学数学学院获学士学位，2021年于北京理工大学自动化学院获博士学位，2021年至2023年于清华大学电机系进行博士后研究工作。主要从事新能源并网系统稳定性、油气与新能源融合领域的研究，发表SCI/EI收录学术论文40余篇，授权发明专利4项，参编专著2部。主持省部级纵向课题1项，作为主研人参与国家重点研发计划4项、国家自然科学基金项目3项、省部级以上纵向/横向项目20余项。曾获北京理工大学校优秀博士学位论文1项、国际会议优秀论文奖2项。联系方式：liubin6410@126.com