CPS: Synergy: Collaborative Research: Coordinated Resource Management of Cyber-Physical-Social Power Systems

CPS:协同:协作研究:网络-物理-社会电力系统的协调资源管理

基本信息

  • 批准号:
    1723856
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.81万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-07-01 至 2018-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Large-scale critical infrastructure systems, including energy and transportation networks, comprise millions of individual elements (human, software and hardware) whose actions may be inconsequential in isolation but profoundly important in aggregate. The focus of this project is on the coordination of these elements via ubiquitous sensing, communications, computation, and control, with an emphasis on the electric grid. The project integrates ideas from economics and behavioral science into frameworks grounded in control theory and power systems. Our central construct is that of a ?resource cluster,? a collection of distributed resources (ex: solar PV, storage, deferrable loads) that can be coordinated to efficiently and reliably offer services (ex: power delivery) in the face of uncertainty (ex: PV output, consumer behavior). Three topic areas form the core of the project: (a) the theoretical foundations for the ?cluster manager? concept and complementary tools to characterize the capabilities of a resource cluster; (b) centralized resource coordination strategies that span multiple time scales via innovations in stochastic optimal control theory; and (c) decentralized coordination strategies based on cluster manager incentives and built upon foundations of non-cooperative dynamic game theory.These innovations will improve the operation of infrastructure systems via a cyber-physical-social approach to the problem of resource allocation in complex infrastructures. By transforming the role of humans from passive resource recipients to active participants in the electric power system, the project will facilitate energy security for the nation, and climate change mitigation. The project will also engage K-12 students through lab-visits and lectures; address the undergraduate demand for power systems training through curricular innovations at the intersection of cyber-systems engineering and physical power systems; and equip graduate students with the multi-disciplinary training in power systems, communications, control, optimization and economics to become leaders in innovation.
包括能源和运输网络在内的大规模关键基础设施系统包括数百万个单个元素(人,软件和硬件),这些元素(人类,软件和硬件)的作用可能是无关紧要的,但在总体中非常重要。该项目的重点是通过无处不在的感应,通信,计算和控制来协调这些元素,重点是电网。该项目将经济学和行为科学的思想整合到以控制理论和电力系统为基础的框架中。我们的中心结构是“资源群集”在面对不确定性的情况下(例如:PV输出,消费者行为),可以协调的分布式资源(例如:太阳能光伏,存储,可延迟负载),可有效,可靠地提供服务(例如:PV输出,消费者行为)。三个主题领域构成了项目的核心:(a)群集管理器的理论基础?概念和补充工具来表征资源群集的功能; (b)通过随机最佳控制理论中的创新跨越多个时间尺度的集中资源协调策略; (c)基于集群经理激励措施的分散协调策略,并建立在非合作动态游戏理论的基础上。这些创新将通过网络物理 - 物理 - 物理中的方法来改善基础设施系统的运行,以解决复杂基础设施中资源分配问题。通过将人类的作用从被动资源接收者转变为电力系统中的积极参与者,该项目将促进国家能源安全,并减轻气候变化。该项目还将通过实验室访问和讲座吸引K-12学生;通过课程创新在网络系统工程和物理电源系统的交集中解决对电力系统培训的本科需求;并为研究生提供了电力系统,通信,控制,优化和经济学的多学科培训,以成为创新的领导者。

项目成果

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  • 通讯作者:
    Engineering Research Visioning Alliance

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