未來電網(wǎng)的超復(fù)雜性,使得電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)（grid architecture）的研究至關(guān)重要,它是整個(gè)電網(wǎng)最高級(jí)別的描述（最頂層的模型）。從三個(gè)角度評(píng)述"分層分群的電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)"的理念:①互聯(lián)系統(tǒng)平衡區(qū)（balance area, BA）范式的拓展;②層流結(jié)構(gòu)（laminarstructure）的數(shù)學(xué)基礎(chǔ);③學(xué)習(xí)互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的智能。清晰地表明,基于"將系統(tǒng)分解為群集（clusters）的層次結(jié)構(gòu)和全局協(xié)調(diào)"以及"每個(gè)集群（cluster）都保持自己的凈功率平衡和局部自優(yōu)化"的分層分群體系結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)（如具有智能外圍的智能電網(wǎng)GRIP）像Internet一樣智能,且有數(shù)學(xué)基礎(chǔ),特別適合未來電網(wǎng)的需要。這些研究可為電網(wǎng)現(xiàn)代化規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的新視野和新方法。 

【文章來源】：電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2020,48(22)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

由3個(gè)平衡區(qū)構(gòu)成的互聯(lián)電力系統(tǒng)示意圖

釁膠馇?牧??┑繾齔齬畢住＞?統(tǒng)計(jì)，北美電網(wǎng)中約有70個(gè)平衡區(qū)，一個(gè)平衡區(qū)在地理區(qū)域上是唯一的運(yùn)行實(shí)體。各平衡區(qū)的調(diào)度中心裝有先進(jìn)成熟的監(jiān)控系統(tǒng)(如能量管理系統(tǒng)EMS)，并實(shí)行全年24h值班。為了協(xié)調(diào)更大區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)運(yùn)行，由國家調(diào)度和大區(qū)調(diào)度(可靠性協(xié)調(diào)組織)負(fù)責(zé)進(jìn)行大區(qū)內(nèi)的電網(wǎng)安全性分析，并且實(shí)施一個(gè)或多個(gè)平衡區(qū)在緊急情況下的運(yùn)行協(xié)調(diào)[5]。就中國目前的電力系統(tǒng)調(diào)控方式而言，每個(gè)省網(wǎng)可以看成是一個(gè)平衡區(qū)。1.3微網(wǎng)——平衡區(qū)理念在含高比例多變的分布式電源(VDERs)局部配電網(wǎng)中的應(yīng)用如圖2所示，微網(wǎng)是指帶有明顯定義了電氣邊界的互聯(lián)的負(fù)荷與分布式發(fā)電群(cluster)[注1]，相對(duì)于電力公司它是單個(gè)可控的實(shí)體。為了使它能夠以圖2微網(wǎng)示意圖Fig.2Diagramofamicrogrid注1：本文中把Cluster譯為集群或群，把Clusters譯為群集，它們是電網(wǎng)的基本單位。聯(lián)網(wǎng)或孤島這兩種模式運(yùn)行，微網(wǎng)可以通過開關(guān)設(shè)備與電網(wǎng)連接和斷開。本質(zhì)上，它是把互聯(lián)輸電系統(tǒng)中平衡區(qū)的理念下放到配電系統(tǒng)，每個(gè)微網(wǎng)相類似一個(gè)平衡區(qū)(對(duì)大電網(wǎng)它是個(gè)“好市民”)，區(qū)內(nèi)裝有能量管理系統(tǒng)(EMS)和能夠做出響應(yīng)的控制系統(tǒng)[6]。2電網(wǎng)分層(Layering，Hierarchy)分群體系結(jié)構(gòu)2.1電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)改變的原動(dòng)力電網(wǎng)的變化已經(jīng)日益偏離20世紀(jì)電網(wǎng)發(fā)展所依據(jù)的基本原理和假設(shè)。如果不指出這些，會(huì)對(duì)電網(wǎng)的可靠性和功能造成嚴(yán)重的不良后果。發(fā)展的新原動(dòng)力，主要是演變中的用戶期望、新技術(shù)的涌現(xiàn)以及從大規(guī)模的中央經(jīng)濟(jì)到網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的改變。后者是由連接到配電網(wǎng)邊際滲透率日益增長的VDER[注2]和無處不在的通信聯(lián)系所驅(qū)動(dòng)的。此外原動(dòng)力中還包括韌性不足和賽博攻擊(cyber-attack)威脅的不斷增加

障。分層分群的概念看似與當(dāng)今的電力系統(tǒng)并無太大不同[7]，在許多方面差異不大。但是一個(gè)關(guān)鍵的不同是，潮流不再只是從大型系統(tǒng)到用戶單向流動(dòng)。首先，配電系統(tǒng)或大電網(wǎng)上的大多數(shù)節(jié)點(diǎn)乃至終端用戶的電表都可以注入和輸出功率，并且可以在這兩個(gè)模式之間平穩(wěn)地切換。進(jìn)而，這些特點(diǎn)再加上多種規(guī)模的經(jīng)濟(jì)高效的儲(chǔ)能的到來，改變了一切，至少需要對(duì)配電系統(tǒng)及其運(yùn)行進(jìn)行變革。從大系統(tǒng)和批發(fā)市場運(yùn)營商的角度來看，他們希望每個(gè)輸電和配電(T&D)接口都可以在充當(dāng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和充當(dāng)供應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間切換運(yùn)行方式。圖3電網(wǎng)分層分群(群集嵌套)體系結(jié)構(gòu)示意圖(配電網(wǎng)中也可能直接包括建筑單元)Fig.3Diagramoflayeredandclustered(clustersnesting)architectureofgrids2.3GRIP的群集運(yùn)行規(guī)范1)資源發(fā)現(xiàn)與管理：采用主動(dòng)報(bào)告策略，每個(gè)集群周期性地向其他集群報(bào)告自身資源現(xiàn)狀，同時(shí)更新其相鄰集群的相應(yīng)信息，系統(tǒng)中每個(gè)集群能夠知曉彼此的存在。注3：功率平衡是電網(wǎng)的第一需要。上一層電網(wǎng)的dispatch的結(jié)果是下一層電網(wǎng)的onschedule的方案，所以：①層數(shù)越低onschedule越頻繁，從而可減小底層凈功率平衡的負(fù)擔(dān)；②如果上一層電網(wǎng)在做潮流優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時(shí)對(duì)其與下一層聯(lián)絡(luò)線上的功率預(yù)測的準(zhǔn)確度高，或進(jìn)行上下兩層協(xié)調(diào)優(yōu)化，則可予先保證下層具有較好的實(shí)現(xiàn)功率平衡的能力。2)連通性與責(zé)任分?jǐn)偅杭嚎伸`活接入/斷開，接入后集群具有自治性，群集共同分擔(dān)責(zé)任(每個(gè)集群向整個(gè)電網(wǎng)貢獻(xiàn)自己的能力，不僅是能源消費(fèi)者，也是能源提供者)[注4]。3)高效的集群間數(shù)據(jù)共享和交換協(xié)議：集群之間通過直接交換信息來實(shí)現(xiàn)資源共享(而非集中調(diào)度)，交換協(xié)議定義了通信時(shí)信息必須采用的格式和這些格式的意義。實(shí)現(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]與運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)的電力系統(tǒng)安全域的理論和方法概述[J]. 余貽鑫,劉艷麗,秦超,楊添剴.  Engineering. 2020(07)
[2]像互聯(lián)網(wǎng)一樣智能的電網(wǎng)[J]. 劉艷麗,余貽鑫,高寧,吳復(fù)立.  Engineering. 2020(07)
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博士論文
[1]高比例風(fēng)能和太陽能發(fā)電開發(fā)模式評(píng)估與優(yōu)化[D]. 孫冰.天津大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3001681