分层分群电网体系结构
发布时间：2021-01-26 19:21
未来电网的超复杂性,使得电网体系结构（grid architecture）的研究至关重要,它是整个电网最高级别的描述（最顶层的模型）。从三个角度评述"分层分群的电网体系结构"的理念:①互联系统平衡区（balance area, BA）范式的拓展;②层流结构（laminarstructure）的数学基础;③学习互联网（Internet）的智能。清晰地表明,基于"将系统分解为群集（clusters）的层次结构和全局协调"以及"每个集群（cluster）都保持自己的净功率平衡和局部自优化"的分层分群体系结构的电网（如具有智能外围的智能电网GRIP）像Internet一样智能,且有数学基础,特别适合未来电网的需要。这些研究可为电网现代化规划和设计提供有价值的新视野和新方法。
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(22)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
由3个平衡区构成的互联电力系统示意图
衅胶馇?牧??┑缱龀龉毕住＞?统计，北美电网中约有70个平衡区，一个平衡区在地理区域上是唯一的运行实体。各平衡区的调度中心装有先进成熟的监控系统(如能量管理系统EMS)，并实行全年24h值班。为了协调更大区域内的电网运行，由国家调度和大区调度(可靠性协调组织)负责进行大区内的电网安全性分析，并且实施一个或多个平衡区在紧急情况下的运行协调[5]。就中国目前的电力系统调控方式而言，每个省网可以看成是一个平衡区。1.3微网——平衡区理念在含高比例多变的分布式电源(VDERs)局部配电网中的应用如图2所示，微网是指带有明显定义了电气边界的互联的负荷与分布式发电群(cluster)[注1]，相对于电力公司它是单个可控的实体。为了使它能够以图2微网示意图Fig.2Diagramofamicrogrid注1：本文中把Cluster译为集群或群，把Clusters译为群集，它们是电网的基本单位。联网或孤岛这两种模式运行，微网可以通过开关设备与电网连接和断开。本质上，它是把互联输电系统中平衡区的理念下放到配电系统，每个微网相类似一个平衡区(对大电网它是个“好市民”)，区内装有能量管理系统(EMS)和能够做出响应的控制系统[6]。2电网分层(Layering，Hierarchy)分群体系结构2.1电网体系结构改变的原动力电网的变化已经日益偏离20世纪电网发展所依据的基本原理和假设。如果不指出这些，会对电网的可靠性和功能造成严重的不良后果。发展的新原动力，主要是演变中的用户期望、新技术的涌现以及从大规模的中央经济到网络经济的改变。后者是由连接到配电网边际渗透率日益增长的VDER[注2]和无处不在的通信联系所驱动的。此外原动力中还包括韧性不足和赛博攻击(cyber-attack)威胁的不断增加
障。分层分群的概念看似与当今的电力系统并无太大不同[7]，在许多方面差异不大。但是一个关键的不同是，潮流不再只是从大型系统到用户单向流动。首先，配电系统或大电网上的大多数节点乃至终端用户的电表都可以注入和输出功率，并且可以在这两个模式之间平稳地切换。进而，这些特点再加上多种规模的经济高效的储能的到来，改变了一切，至少需要对配电系统及其运行进行变革。从大系统和批发市场运营商的角度来看，他们希望每个输电和配电(T&D)接口都可以在充当负荷节点和充当供应节点之间切换运行方式。图3电网分层分群(群集嵌套)体系结构示意图(配电网中也可能直接包括建筑单元)Fig.3Diagramoflayeredandclustered(clustersnesting)architectureofgrids2.3GRIP的群集运行规范1)资源发现与管理：采用主动报告策略，每个集群周期性地向其他集群报告自身资源现状，同时更新其相邻集群的相应信息，系统中每个集群能够知晓彼此的存在。注3：功率平衡是电网的第一需要。上一层电网的dispatch的结果是下一层电网的onschedule的方案，所以：①层数越低onschedule越频繁，从而可减小底层净功率平衡的负担；②如果上一层电网在做潮流优化和网络重构时对其与下一层联络线上的功率预测的准确度高，或进行上下两层协调优化，则可予先保证下层具有较好的实现功率平衡的能力。2)连通性与责任分摊：集群可灵活接入/断开，接入后集群具有自治性，群集共同分担责任(每个集群向整个电网贡献自己的能力，不仅是能源消费者，也是能源提供者)[注4]。3)高效的集群间数据共享和交换协议：集群之间通过直接交换信息来实现资源共享(而非集中调度)，交换协议定义了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义。实现
【参考文献】：
期刊论文
[1]与运行状态无关的电力系统安全域的理论和方法概述[J]. 余贻鑫,刘艳丽,秦超,杨添剀. Engineering. 2020(07)
[2]像互联网一样智能的电网[J]. 刘艳丽,余贻鑫,高宁,吴复立. 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)
博士论文
[1]高比例风能和太阳能发电开发模式评估与优化[D]. 孙冰.天津大学 2017
本文编号：3001681
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(22)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
由3个平衡区构成的互联电力系统示意图
衅胶馇?牧??┑缱龀龉毕住＞?统计，北美电网中约有70个平衡区，一个平衡区在地理区域上是唯一的运行实体。各平衡区的调度中心装有先进成熟的监控系统(如能量管理系统EMS)，并实行全年24h值班。为了协调更大区域内的电网运行，由国家调度和大区调度(可靠性协调组织)负责进行大区内的电网安全性分析，并且实施一个或多个平衡区在紧急情况下的运行协调[5]。就中国目前的电力系统调控方式而言，每个省网可以看成是一个平衡区。1.3微网——平衡区理念在含高比例多变的分布式电源(VDERs)局部配电网中的应用如图2所示，微网是指带有明显定义了电气边界的互联的负荷与分布式发电群(cluster)[注1]，相对于电力公司它是单个可控的实体。为了使它能够以图2微网示意图Fig.2Diagramofamicrogrid注1：本文中把Cluster译为集群或群，把Clusters译为群集，它们是电网的基本单位。联网或孤岛这两种模式运行，微网可以通过开关设备与电网连接和断开。本质上，它是把互联输电系统中平衡区的理念下放到配电系统，每个微网相类似一个平衡区(对大电网它是个“好市民”)，区内装有能量管理系统(EMS)和能够做出响应的控制系统[6]。2电网分层(Layering，Hierarchy)分群体系结构2.1电网体系结构改变的原动力电网的变化已经日益偏离20世纪电网发展所依据的基本原理和假设。如果不指出这些，会对电网的可靠性和功能造成严重的不良后果。发展的新原动力，主要是演变中的用户期望、新技术的涌现以及从大规模的中央经济到网络经济的改变。后者是由连接到配电网边际渗透率日益增长的VDER[注2]和无处不在的通信联系所驱动的。此外原动力中还包括韧性不足和赛博攻击(cyber-attack)威胁的不断增加
障。分层分群的概念看似与当今的电力系统并无太大不同[7]，在许多方面差异不大。但是一个关键的不同是，潮流不再只是从大型系统到用户单向流动。首先，配电系统或大电网上的大多数节点乃至终端用户的电表都可以注入和输出功率，并且可以在这两个模式之间平稳地切换。进而，这些特点再加上多种规模的经济高效的储能的到来，改变了一切，至少需要对配电系统及其运行进行变革。从大系统和批发市场运营商的角度来看，他们希望每个输电和配电(T&D)接口都可以在充当负荷节点和充当供应节点之间切换运行方式。图3电网分层分群(群集嵌套)体系结构示意图(配电网中也可能直接包括建筑单元)Fig.3Diagramoflayeredandclustered(clustersnesting)architectureofgrids2.3GRIP的群集运行规范1)资源发现与管理：采用主动报告策略，每个集群周期性地向其他集群报告自身资源现状，同时更新其相邻集群的相应信息，系统中每个集群能够知晓彼此的存在。注3：功率平衡是电网的第一需要。上一层电网的dispatch的结果是下一层电网的onschedule的方案，所以：①层数越低onschedule越频繁，从而可减小底层净功率平衡的负担；②如果上一层电网在做潮流优化和网络重构时对其与下一层联络线上的功率预测的准确度高，或进行上下两层协调优化，则可予先保证下层具有较好的实现功率平衡的能力。2)连通性与责任分摊：集群可灵活接入/断开，接入后集群具有自治性，群集共同分担责任(每个集群向整个电网贡献自己的能力，不仅是能源消费者，也是能源提供者)[注4]。3)高效的集群间数据共享和交换协议：集群之间通过直接交换信息来实现资源共享(而非集中调度)，交换协议定义了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义。实现
【参考文献】：
期刊论文
[1]与运行状态无关的电力系统安全域的理论和方法概述[J]. 余贻鑫,刘艳丽,秦超,杨添剀. Engineering. 2020(07)
[2]像互联网一样智能的电网[J]. 刘艳丽,余贻鑫,高宁,吴复立. 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)
博士论文
[1]高比例风能和太阳能发电开发模式评估与优化[D]. 孙冰.天津大学 2017
本文编号：3001681
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3001681.html
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