【摘要】：能源互聯(lián)網(wǎng)被認為是解決電力系統(tǒng)清潔能源兼容和深度高效控制的未來電力系統(tǒng)發(fā)展方向,針對能源互聯(lián)網(wǎng)的研究和實踐目前還處于發(fā)展起步階段,其發(fā)展路徑愈發(fā)共識、建設標準逐步制定、科技攻關分步開展。電力信息融合是能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展必然趨勢,但在電力信息融合過程中,多元設備、異構(gòu)網(wǎng)絡、實時共享以及開放協(xié)議等將在結(jié)構(gòu)演化、電力信息交互及信息空間安全等方面帶來更多的風險和挑戰(zhàn)。本文前瞻性的思考了耦合能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方向的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)演化路徑,并從拓撲結(jié)構(gòu)、交互風險和系統(tǒng)運行等層面對其可能面臨的動態(tài)風險進行識別和傳遞仿真,提出能源互聯(lián)網(wǎng)電力信息融合風險傳遞仿真平臺規(guī)劃設計思路。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)考慮到電力系統(tǒng)建設的連續(xù)性和經(jīng)濟性,依托現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu),研究能源互聯(lián)網(wǎng)宏觀拓撲結(jié)構(gòu)仿真演化機制及網(wǎng)絡特征。首先,對目前能源互聯(lián)網(wǎng)宏觀拓撲結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀和國外先進電網(wǎng)的典型拓撲特征進行對比分析;在此基礎上構(gòu)建依托現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的能源互聯(lián)網(wǎng)“雙環(huán)骨架、分層環(huán)網(wǎng)、微網(wǎng)互聯(lián)”宏觀拓撲結(jié)構(gòu)演化模型;最后,以北京電網(wǎng)為例,進行分層分區(qū)網(wǎng)格化,并分析演化的能源互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)絡和完全網(wǎng)絡宏觀拓撲特征。(2)面向能源互聯(lián)網(wǎng)電力信息融合趨勢,構(gòu)建電力CPS典型二元網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)并分析網(wǎng)絡的脆弱性特征。首先,分析典型電力CPS結(jié)構(gòu)電力側(cè)和信息側(cè)網(wǎng)絡拓撲分型以及節(jié)點對應依靠策略;在此基礎上,以北京市220KV網(wǎng)絡為藍本構(gòu)建典型電力CPS結(jié)構(gòu),并分析其復雜網(wǎng)絡特征;最后,從節(jié)點交互系數(shù)、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)熵、節(jié)點中心性等3個不同側(cè)面分析典型電力CPS網(wǎng)絡靜態(tài)脆弱性特征,構(gòu)建網(wǎng)絡動態(tài)脆弱性分析流程,分析不同電力CPS網(wǎng)絡的動態(tài)脆弱性。(3)構(gòu)建電力系統(tǒng)事故案例庫和風險擾動關系分析專家?guī)?分析電力信息融合系統(tǒng)風險擾動關系。首先,對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)國內(nèi)外運行事故進行統(tǒng)計形成案例庫,分析大停電事故的一般觸發(fā)演化過程,分析大停電事故演化中電力和信息交互趨勢;在此基礎上,從環(huán)境擾動、部件失效、交互紊亂、適應性衰退和管理認知缺乏等方面建立電力CPS運行風險體系;最后,構(gòu)建面向能源互聯(lián)網(wǎng)的電力CPS事故系統(tǒng),采用DEMATEL-ISM模型分析電力CPS運行風險擾動關系和層次結(jié)構(gòu)。(4)以網(wǎng)絡攻擊風險為例,對面向能源互聯(lián)網(wǎng)的電力CPS風險傳遞演化過程進行仿真。首先,分析面向能源互聯(lián)網(wǎng)的電力CPS風險傳遞交互點及路徑,在此基礎上建立電力CPS運行風險傳遞仿真流程;其次,基于元胞自動機構(gòu)建風險傳遞仿真架構(gòu),并對電力CPS運行和風險傳遞過程進行數(shù)學解析;最后,以傳統(tǒng)但也是未來將普遍面臨的網(wǎng)絡攻擊風險為例,采用元胞自動機仿真模型,運行于構(gòu)建的“分層自治、二元依存”局域網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),對不同攻防策略、不同節(jié)點自愈率和不同超限閾值下的風險傳遞情況進行仿真。(5)在模型研究基礎上,提出能源互聯(lián)網(wǎng)電力信息融合風險傳遞仿真平臺規(guī)劃設計思路。從平臺建設的原則和目標等宏觀問題出發(fā),結(jié)合研究需要對平臺進行中長期規(guī)劃展望,在此基礎上分析平臺實施需求,并對框架結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模型庫、接口等核心部分進行設計分析,將研究成果逐步結(jié)合電網(wǎng)真實數(shù)據(jù)進行仿真,為能源互聯(lián)網(wǎng)科學發(fā)展提供仿真論證、決策支持。本文的開展,豐富了能源互聯(lián)網(wǎng)信息物理融合和風險傳遞相關理論研究成果,對于指導能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的科學、有序發(fā)展,前瞻能源互聯(lián)網(wǎng)電力信息融合的動態(tài)風險,提升能源互聯(lián)網(wǎng)風險提前、主動防控水平具有一定實踐指導意義。
【圖文】：

第１章緒論逡逑（６）能源互聯(lián)網(wǎng)電力信息融合風險傳遞仿真系統(tǒng)設計逡逑首先，分析平臺設計的原則、目標以及中遠期設計規(guī)劃；其次，從平臺業(yè)務流逡逑程需求、業(yè)務功能模塊需求以及非功能模塊需求等方面進行需求分析；最后，從整逡逑體架構(gòu)、資源數(shù)據(jù)庫、平臺接口及可視化展示等方面進行平臺設計。逡逑１．３．２主要技術路線逡逑根據(jù)上述課題的研究內(nèi)容，主要采用文獻綜述、模型構(gòu)建、模擬仿真以及系統(tǒng)逡逑開發(fā)等研究方法對電力信息融合風險傳遞進行研宄。本課題研宄技術路線如圖１－３逡逑所示。本課題主要研究方法如下：逡逑

第２章能源互聯(lián)網(wǎng)電力信息融合風險傳遞基礎逡逑電力信息融合是能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展主要趨勢，同時也將面臨開放、共享帶來的風逡逑險和挑戰(zhàn)，建立系統(tǒng)的理論體系對能源互聯(lián)網(wǎng)電力信息融合風險傳遞問題進行研究逡逑很有價值。本章主要從理論基礎角度對能源互聯(lián)網(wǎng)電力信息融合趨勢及挑戰(zhàn)進行闡逡逑述，，以風險元傳遞理論為基礎構(gòu)建三維研究框架，并對研究過程中重點用到的復雜逡逑網(wǎng)絡理論進行基礎分析。逡逑２．１能源互聯(lián)網(wǎng)電力信息融合及其挑戰(zhàn)逡逑２．１．１能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)及特征逡逑狹義的能源互聯(lián)網(wǎng)是在智能電網(wǎng)基礎上發(fā)展而來的，主體范圍為電力系統(tǒng)，通逡逑過先進的信息技術和電力電子技術實現(xiàn)電網(wǎng)網(wǎng)絡的互聯(lián)和共享［１４９＿１５１］；而廣義的能逡逑源互聯(lián)網(wǎng)則是以電網(wǎng)為核心，融合交通、能源結(jié)構(gòu)的多能融合、多網(wǎng)互聯(lián)的復雜能逡逑源網(wǎng)絡［１５２＿１５３］。逡逑￣．．云端信息互聯(lián)網(wǎng)結(jié)邐丨＿；一丨
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM73;TK01;F426.61

【參考文獻】

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本文編號：2633549