风险约束下智能电网主动自愈策略构建的基础性研究

自愈是未来智能电网的核心特征。本项目系统化地研究了电网自愈的基础理论，提出基于风险约束的电网主动自愈方法论。研究成果覆盖主动自愈的全过程，包括：适于自愈的信息获取和风险评估方法，脆弱性的主动消除策略、故障的被动的故障恢复策略以及实现主动自愈策略的核心算法。取得了以下的研究成果： 提出了适用于自愈电网的系统的信息获取和风险评估的方法。首先，建立了互联输电系统在扰动后动态状态识别和估计的方法；第二，提出了输电系统在持续序贯扰动下的灵活域刻画和运行风险的定量评估策略；第三，提出基于自组织临界理论的输电系统风险测度和脆弱环节识别策略；第四，建立了基于系统最大安全运行时间的运行风险评估测度方法。 提出了系统脆弱性的消除策略，实现主动自愈。首先，提出了考虑极端运行环境条件的输电网检修策略，消除潜在的脆弱性；第二，提出考虑极端天气条件下的输电网主动序贯调整策略，减小潜在损失；第三，提出了考虑信息系统脆弱性的主动防御策略；第四，提出微电网脆弱性主动消除策略，减小潜在损失。 提出了系统化的恢复策略，实现系统的被动自愈。首先，提出了考虑冷负荷、负荷分块特性、系统频率响应特性和发电机爬坡特性的输电系统恢复策略；第二，提出了基于开关模型和原件的可用性的输电网恢复策略构建；第三，提出了配电系统中联合移动发电设备的故障后恢复策略。 构建自愈策略的高效计算技术。首先提出了基于矢量化技术的含序贯约束的自愈策略高效求解方法；第二，提出了基于潮流方程几何特征的高效自愈策略求解方法；第三，建立了基于CPU-GPU混合的自愈策略验证平台。 基于理论研究成果，开发了电力系统自愈决策支持系统-System Restoration Navigator，由美国电力科学研究院在北美大规模推广应用。依托本项目培养博士生4名，博士后两名，发表论文27篇，其中SCI检索12篇。出版英文专著一本。 本项目的成果为自愈电网的构建提供理论基础、分析方法和实现手段，并最终可望使自愈电网的梦想逐步变为现实。

自愈是未来智能电网的核心特征。本项目将系统化地研究电网自愈的基础理论，提出基于风险约束的电网主动自愈方法论，主要目标包括：提出一致性的系统风险测度和信息获取机制，实现系统的风险识别和脆弱性评估，为启动主动自愈并监控自愈过程提供依据；提出基于风险约束的主动自愈策略构建的一般性理论，以自愈过程总体风险为目标，实现显性故障的自愈和潜在脆弱性的消除；提出和改进一系列高效的随机分析方法，实现包含可再生能源和负荷响应等未来智能电网本质特征的系统自愈策略构建，核心技术包括随机场景消减，马尔科夫模拟，随机点估计等；构造CPU和GPU结合的高效计算平台，将自愈策略构建的计算需求合理的分配到CPU和GPU中，实现软硬件结合的高性能计算；在标准和实际系统中完成提出理论和技术的测试。.本课题基于申请人以往大量的国际、国内相关研究经验，其成果将为自愈电网的构建提供理论基础、分析方法和实现手段。

按照研究计划内容，建立了能综合考虑需求风险，价格风险及违约风险的采购管理框架。用风险工具CVaR来度量多重不确定性因素下的采购风险，并建立能同时最大化期望利润与控制多重采购风险的单周期及多周期库存模型与风险控制模型。分析供应商的议价能力（生产能力，竞争优势等）如何影响组合采购模型的选择及应用，组合采购策略下的供应商的应对策略与优化决策研究，以及组合采购策略下的供应商与制造商的协调问题。具体地，对产能限制条件下与无产能限制条件下的供应商的决策问题及供应商，制造商之间的协调决策问题进行了建模与分析。 项目相关研究成果具体包括以下几个方面：首先研究了基于风险规避与约束的供应链协调与优化决策问题。首先分析了风险中性的供应商与风险厌恶的制造商组成动态Stackelberg博弈的采购决策问题，能够得到制造商通过长期契约，期权契约与现货市场订购的最优订货决策与供应商的最优生产决策。最优解的存在证明了组合采购方法的合理性及实用性范围。研究成果与均衡解可以帮助市场环境不确定下的决策者在考虑下溢风险的情况下，如何优化定价，订货与生产决策。在此基础上，考虑到混合渠道在实践中的普遍性与渠道风险，本项目组成员亦研究了制造商主导下带有风险约束的混合渠道供应链协调问题, 在需求不确定性情况下，基于方差风险度量准则将风险约束引入混合渠道供应链的优化决策模型中，解决了当企业决策者均为风险厌恶型的情况下的优化决策问题。基于该Stackelberg博弈模型及其求解证明了收益共享契约可以有效协调风险约束下的混合渠道供应链。 其次，在契约协调优化领域，本研究项目首先设计了基于期权契约, 长期契约，及现货市场的组合契约形式来协调针对制造企业面临的需求，价格等不确定性市场情况下的供应链的协调及优化问题，通过各种价格，数量契约及其组合形式达到与上下游决策者间的协调。最后，考虑到本项目提出的供应商与制造商协调管理与风险规避框架模型具有通用性与可扩展性，不同的企业在采购过程中可以根据自身采购策略设计不同的组合合同或采购方法。与此相关的契约设计，协调优化方面的研究成果亦扩展应用到旅游服务供应链及养老服务供应链中以解决旅游及养老服务需求与供给的协调优化及决策问题。 2100433B

本项目研究考虑行为因素的项目风险应对策略的决策问题，具有重要的理论意义和实际意义。通过三年来的本项目研究工作，取得了较为丰硕的研究成果，其主要体现在四个方面：开展了项目风险应对策略选择的基础性决策方法研究、提出了考虑多因素的项目风险应对策略的择优方法、提出了考虑决策者行为的项目风险应对策略决策方法、提出了基于多风险关联性分析的项目风险应对策略决策方法。通过本项目的研究，较好地完成了预期制定的研究计划，达到了预期目标。在本项目研究中，发表（含录用）学术论文共28篇，其中在IJPM、COR、IS等国际重要学术期刊发表论文10篇（SSCI/SCI 检索）。项目负责人分别入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”和辽宁省百千万人才工程“百人层次”，获得辽宁省自然科学学术成果一等奖1项。本项目研究工作的完成，对进一步发展和完善项目风险应对策略决策理论与方法做出了一定贡献。 2100433B

考虑行为因素的项目风险应对策略的决策模型研究是根据目前国内外项目风险管理研究发展动态和管理科学实践提炼出来的、具有前沿性和探索性的新课题，因为它不仅具有大量的实际背景，而且对于实现项目风险应对策略的最优选择具有理论研究意义和实际应用价值。本项目的主要研究内容是：研究项目风险应对策略决策分析的理论模型，提出考虑决策者行为的项目风险应对策略的决策模型构建方法与模型求解算法以及仿真分析方法；进一步地，研究具有复杂情形的项目风险应对策略的决策模型，并进行若干方面的应用研究。本项目的研究目的在于：将决策者行为因素引入项目风险应对策略的决策分析中，建立一套考虑行为因素的项目风险应对策略择优的决策理论与方法，弥补目前针对项目风险应对策略的已有决策分析方法的局限和已有决策方法直接应用于解决项目风险应对策略择优问题的困难与不足。