Mobility-As-A-Service for Resilience Delivery in Power Grids: Stochastic Programming Advancements under Decision-Dependent Uncertainties

用于电网弹性交付的移动即服务:决策相关不确定性下的随机编程进步

基本信息

  • 批准号:
    2114100
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-07-01 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Power grids are constantly subject to extreme emergencies that may leave communities without electricity and are critical threats to health and public safety. This NSF project aims to offer a new decision-making paradigm to deploy mobile power sources (e.g., mobile energy storage systems, mobile emergency generators, electric vehicles, and electric buses) for enhancing the resilience of communities and critical infrastructures when facing extreme events. The project will bring transformative change to how uncertainties are managed when making allocation and dispatch decisions of mobile power resources (pre-positioning, routing, and scheduling) before and during disasters. This will be achieved by accounting for uncertainties that cannot be resolved simply with the passage of time, but whose resolution depends on whether or not the decision to deploy these flexible resources is actually made, i.e., decision-dependent uncertainty. The intellectual merits of the project include devising new mathematical optimization models and expedient methods to solve the proposed problems promoting mobility-as-a-service for resilience in power grids. The broader impacts of the project include organizing an interdisciplinary seminar series on Advanced Stochastic Programming for Power Systems, undergraduate female/minority student involvement in the project research, dissemination of the project findings through publications, and research showcase to K-12 students in the Washington metropolitan area.Going beyond the traditional service restoration problems with exogenous uncertainties, this project disrupts the current practice by developing new risk-neutral and risk-averse stochastic optimization problems and reformulations for service restoration that incorporate decision-dependent uncertainty (DDU). Due to the difficulty to solve such models—that typically take the form of stochastic mixed-integer nonlinear (polynomial) programming (MINLP) problems, the proposed research also focuses on the development of computationally efficient methods to solve DDU-embedded optimization models on mobility-as-a-service for resilience. The proposed models will account for the coordination of mobile power sources with a variety of heterogeneous flexible resources in power distribution grids, network reconfiguration practices, repair crews, and transportation system constraints and schedules. The completion of this plan requires an interdisciplinary approach combining key methodologies from the mathematical programming and power systems engineering disciplines, thereby enabling convergence of multiple research areas.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
电网不断受到极端紧急情况的影响,这些紧急情况可能会使社区无电,并且是对健康和公共安全的关键威胁。该NSF项目旨在提供新的决策范式,以部署移动电源(例如,移动储能系统,移动应急发电机,电动汽车和电动公交车),以增强面对极端事件时社区和关键基础设施的弹性。该项目将在灾难之前和期间对移动电力资源(预位,路由和调度)的分配和派遣决策进行分配和派遣决策时的不确定性进行变革。这将通过考虑无法仅仅通过时间的流逝而解决的不确定性来实现,但是其解决方案取决于是否实际上做出了这些灵活资源的决定,即决定依赖决策的不确定性。该项目的智力优点包括设计新的数学优化模型和权宜方法,以解决提出的问题,以促进流动性 - 服务于电网中的弹性。该项目的广播公司的影响包括组织跨学科的开创性系列节目系列,用于电力系统的高级随机节目,女性/少数群体学生参与项目研究,通过出版物传播项目发现,以及向华盛顿大都会地区的K-12学生进行研究展示,超越了传统的服务恢复,以外的练习不断发展,这是新的练习,而不是新兴的练习,这些练习是在新兴的恢复性的问题上,这些练习是不可能的,这些项目是不可能的,该项目的外观不断发展,该计划是不可能的,该项目逐渐扰乱了现有的,该项目是不可能的,该项目逐渐遇到了现有的,这些项目是不可能的,该项目的努力是不可行的,该项目逐渐不断发展,这些效果是不可能的,该项目逐渐发展出来。抗风险的随机优化问题和服务恢复的改革,结合了决策不确定性(DDU)。由于难以解决此类模型 - 通常采用随机混合构成非线性(多项式)编程(MINLP)问题的形式,拟议的研究还集中于开发计算有效的方法,以解决DDU嵌入的优化模型,以提高弹性的弹性效率。拟议的模型将在电源网格,网络重新配置实践,维修人员以及运输系统的限制和时间表中使用各种异质灵活资源来解释移动电源的协调。该计划的完成需要采用跨学科方法,结合了数学编程和电力系统工程学科的关键方法,从而实现了多个研究领域的融合。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是通过基金会的知识分子优点和更广泛影响的审查标准来通过评估来通过评估来支持的。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mobility‐As‐A‐Service for Resilience Delivery in Power Distribution Systems
  • DOI:
    10.1111/poms.13393
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    D. Anokhin;P. Dehghanian;M. Lejeune;Jinshun Su
  • 通讯作者:
    D. Anokhin;P. Dehghanian;M. Lejeune;Jinshun Su
An Energy Management System for Joint Operation of Small-Scale Wind Turbines and Electric Thermal Storage in Isolated Microgrids
孤立微电网小型风电机组与电蓄热联合运行的能源管理系统
  • DOI:
    10.1109/naps52732.2021.9654467
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Su, Jinshun;Dehghanian, Payman;Vergara, Benedict;Kapourchali, Mohammad Heidari
  • 通讯作者:
    Kapourchali, Mohammad Heidari
Pre-Disaster Allocation of Mobile Renewable-Powered Resilience-Delivery Sources in Power Distribution Networks
  • DOI:
    10.1109/naps58826.2023.10318581
  • 发表时间:
    2023-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Jinshun Su;Ruotan Zhang;P. Dehghanian;Mohammad Heidari Kapourchali
  • 通讯作者:
    Jinshun Su;Ruotan Zhang;P. Dehghanian;Mohammad Heidari Kapourchali
On the Use of Mobile Power Sources in Distribution Networks Under Endogenous Uncertainty
  • DOI:
    10.1109/tcns.2023.3256278
  • 发表时间:
    2023-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Jinshun Su;D. Anokhin;P. Dehghanian;M. Lejeune
  • 通讯作者:
    Jinshun Su;D. Anokhin;P. Dehghanian;M. Lejeune
Spatio-Temporal Insights into Recent Electricity Outages in the U.S.: Drivers, Trends, and Impacts
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    2024
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  • 影响因子:
    0
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  • 通讯作者:
    Payman Dehghanian
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  • 通讯作者:
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