未來電網(wǎng)的超復雜性,使得電網(wǎng)體系結構（grid architecture）的研究至關重要,它是整個電網(wǎng)最高級別的描述（最頂層的模型）。從三個角度評述"分層分群的電網(wǎng)體系結構"的理念:①互聯(lián)系統(tǒng)平衡區(qū)（balance area, BA）范式的拓展;②層流結構（laminarstructure）的數(shù)學基礎;③學習互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的智能。清晰地表明,基于"將系統(tǒng)分解為群集（clusters）的層次結構和全局協(xié)調(diào)"以及"每個集群（cluster）都保持自己的凈功率平衡和局部自優(yōu)化"的分層分群體系結構的電網(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)學基礎,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)劃和設計提供有價值的新視野和新方法。 

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

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

由3個平衡區(qū)構成的互聯(lián)電力系統(tǒng)示意圖

釁膠馇?牧??┑繾齔齬畢住＞?統(tǒng)計，北美電網(wǎng)中約有70個平衡區(qū)，一個平衡區(qū)在地理區(qū)域上是唯一的運行實體。各平衡區(qū)的調(diào)度中心裝有先進成熟的監(jiān)控系統(tǒng)(如能量管理系統(tǒng)EMS)，并實行全年24h值班。為了協(xié)調(diào)更大區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)運行，由國家調(diào)度和大區(qū)調(diào)度(可靠性協(xié)調(diào)組織)負責進行大區(qū)內(nèi)的電網(wǎng)安全性分析，并且實施一個或多個平衡區(qū)在緊急情況下的運行協(xié)調(diào)[5]。就中國目前的電力系統(tǒng)調(diào)控方式而言，每個省網(wǎng)可以看成是一個平衡區(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)的負荷與分布式發(fā)電群(cluster)[注1]，相對于電力公司它是單個可控的實體。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行，微網(wǎng)可以通過開關設備與電網(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)，每個微網(wǎng)相類似一個平衡區(qū)(對大電網(wǎng)它是個“好市民”)，區(qū)內(nèi)裝有能量管理系統(tǒng)(EMS)和能夠做出響應的控制系統(tǒng)[6]。2電網(wǎng)分層(Layering，Hierarchy)分群體系結構2.1電網(wǎng)體系結構改變的原動力電網(wǎng)的變化已經(jīng)日益偏離20世紀電網(wǎng)發(fā)展所依據(jù)的基本原理和假設。如果不指出這些，會對電網(wǎng)的可靠性和功能造成嚴重的不良后果。發(fā)展的新原動力，主要是演變中的用戶期望、新技術的涌現(xiàn)以及從大規(guī)模的中央經(jīng)濟到網(wǎng)絡經(jīng)濟的改變。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)動的。此外原動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。但是一個關鍵的不同是，潮流不再只是從大型系統(tǒng)到用戶單向流動。首先，配電系統(tǒng)或大電網(wǎng)上的大多數(shù)節(jié)點乃至終端用戶的電表都可以注入和輸出功率，并且可以在這兩個模式之間平穩(wěn)地切換。進而，這些特點再加上多種規(guī)模的經(jīng)濟高效的儲能的到來，改變了一切，至少需要對配電系統(tǒng)及其運行進行變革。從大系統(tǒng)和批發(fā)市場運營商的角度來看，他們希望每個輸電和配電(T&D)接口都可以在充當負荷節(jié)點和充當供應節(jié)點之間切換運行方式。圖3電網(wǎng)分層分群(群集嵌套)體系結構示意圖(配電網(wǎng)中也可能直接包括建筑單元)Fig.3Diagramoflayeredandclustered(clustersnesting)architectureofgrids2.3GRIP的群集運行規(guī)范1)資源發(fā)現(xiàn)與管理：采用主動報告策略，每個集群周期性地向其他集群報告自身資源現(xiàn)狀，同時更新其相鄰集群的相應信息，系統(tǒng)中每個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擔；②如果上一層電網(wǎng)在做潮流優(yōu)化和網(wǎng)絡重構時對其與下一層聯(lián)絡線上的功率預測的準確度高，或進行上下兩層協(xié)調(diào)優(yōu)化，則可予先保證下層具有較好的實現(xiàn)功率平衡的能力。2)連通性與責任分攤：集群可靈活接入/斷開，接入后集群具有自治性，群集共同分擔責任(每個集群向整個電網(wǎng)貢獻自己的能力，不僅是能源消費者，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現(xiàn)資源共享(而非集中調(diào)度)，交換協(xié)議定義了通信時信息必須采用的格式和這些格式的意義。實現(xiàn)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]與運行狀態(tài)無關的電力系統(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,吳復立.  Engineering. 2020(07)
[3]Smart Grids with Intelligent Periphery:An Architecture for the Energy Internet[J]. Felix F.Wu,Pravin P.Varaiya,Ron S.Y.Hui.  Engineering. 2015(04)

博士論文
[1]高比例風能和太陽能發(fā)電開發(fā)模式評估與優(yōu)化[D]. 孫冰.天津大學 2017



本文編號：3001681