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基于时变网络的电池储能系统隐私保护分布式能量管理
Privacy-Preserving Distributed Energy Management for Battery Energy Storage Systems Over Time-Varying Networks
| 作者 | Wei Chen · Zidong Wang · Jimmy Chih-Hsien Peng · Guo-Ping Liu |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Informatics |
| 出版日期 | 2025年9月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 电池储能系统 隐私保护 分布式优化 分布式算法 性能评估 |
语言:
中文摘要
本文探讨了电池储能系统(BESS)的隐私保护能量管理问题。针对时变网络,提出了一种自主隐私保护分布式优化(APPDO)方案,旨在调节本地电池储能系统的功率输出,在电池容量约束下以最低经济成本满足总负载需求,同时避免隐私泄露。为此,将梯度下降算法与无领导者和领导者 - 跟随者一致性方案相结合,提出了一种线性收敛的分布式算法。该算法适用于电池储能系统的孤岛和并网两种模式。此外,通过向相邻节点间交换的数据中注入精心设计的扰动序列,构建了一种新颖的隐私保护方法,使其能够有效抵御恶意窃听者。进一步地,建立了一个综合分析框架,用于评估APPDO算法的收敛性、最优性和隐私保护性能。最后,通过数值研究验证了所提出的APPDO方案的有效性。
English Abstract
This article addresses the privacy-preserving energy management problem of battery energy storage systems (BESSs). An autonomous privacy-preserving distributed optimization (APPDO) scheme is developed over time-varying networks with the aim of regulating the power output of local BESS to fulfill the total load demand at the minimum economic cost under battery capacity constraints without privacy leakage. To this end, a linearly convergent distributed algorithm is proposed by combining the gradient descent algorithm with leaderless and leader-following consensus schemes. This algorithm is applicable to both islanded and grid-connected modes of BESSs. Furthermore, a novel privacy-preserving approach is constructed by injecting well-designed perturbation sequences into the data exchanged between neighboring nodes, making it effective against malicious eavesdroppers. Furthermore, a comprehensive analysis framework is established to evaluate the convergence, optimality, and privacy-preserving performance of the APPDO algorithm. Finally, numerical studies are conducted to demonstrate the effectiveness of the developed APPDO scheme.
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SunView 深度解读
从阳光电源储能系统业务视角来看,这项隐私保护分布式能量管理技术具有重要的战略价值。当前我们的储能解决方案在工商业园区、虚拟电厂等多站点协同场景中,面临着数据安全与优化效率的双重挑战。该论文提出的APPDO算法通过梯度下降与共识机制的结合,能够在不泄露各储能站点敏感信息(如容量、负荷、成本参数)的前提下,实现全局经济最优的功率调度,这与我们PowerTitan、PowerStack等储能产品的智能化升级方向高度契合。
该技术的核心价值体现在三个层面:首先,线性收敛特性保证了算法的实时性,适配储能系统毫秒级响应需求;其次,对时变网络的适应性使其能够应对通信不稳定场景,这在分布式储能电站实际运行中至关重要;第三,同时支持孤岛与并网模式,为我们的微网解决方案提供了灵活的控制架构选择。
从应用成熟度评估,该技术已具备理论完备性和数值验证基础,但工程化部署仍需突破:一是扰动序列设计需要在隐私保护强度与控制精度间精确平衡;二是需要与我们现有EMS系统的边缘计算架构深度融合;三是需建立符合电力行业标准的隐私保护评估体系。
建议将此技术纳入下一代储能管理系统的研发路线图,优先在数据敏感的多业主共享储能项目中试点应用。这不仅能够提升产品竞争力,更可能成为参与虚拟电厂、需求侧响应等新型电力市场的技术壁垒,为阳光电源在储能生态中构建差异化优势。