研究背景

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化的虛擬電網(wǎng)空間已成為與現(xiàn)實(shí)化的物理電網(wǎng)空間平行的另一空間，堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)邁入虛實(shí)互動(dòng)的平行時(shí)代。如果說，以小型電網(wǎng)為代表的電網(wǎng)1.0時(shí)代的特征是人工半自動(dòng)化，以超高壓互聯(lián)大型電網(wǎng)為代表的電網(wǎng)2.0時(shí)代的特征是自動(dòng)化，以智能電網(wǎng)為代表的電網(wǎng)3.0時(shí)代的特征是信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，以新一代能源系統(tǒng)為代表的電網(wǎng)4.0將邁入平行電網(wǎng)時(shí)代，那么動(dòng)態(tài)演化、虛實(shí)互動(dòng)、時(shí)空一致的平行化，將是平行電網(wǎng)的最顯著特征。

本文將現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間與虛擬電網(wǎng)空間相結(jié)合，提出在現(xiàn)有的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)基礎(chǔ)上，以電網(wǎng)信息物理融合系統(tǒng)(GCPS)及平行系統(tǒng)理論(ACP)為基礎(chǔ)的平行電網(wǎng)體系框架，構(gòu)建與現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間同構(gòu)的虛擬電網(wǎng)空間，通過虛擬電網(wǎng)空間的計(jì)算實(shí)驗(yàn)，確定優(yōu)化控制策略，引導(dǎo)現(xiàn)實(shí)空間電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行，并使虛擬空間電網(wǎng)和現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間平行執(zhí)行、共同演化，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間的管理、控制及時(shí)空推演。

平行電網(wǎng)體系

平行電網(wǎng)的概念

平行電網(wǎng)是以堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)為依托，以“云大物移”為技術(shù)支撐，以空間信息平臺(tái)為基礎(chǔ)框架，通過信息通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的深度融合，利用平行系統(tǒng)、智能科學(xué)、建模仿真等理論，構(gòu)建與現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間同構(gòu)的虛擬電網(wǎng)空間，通過虛擬空間電網(wǎng)的計(jì)算實(shí)驗(yàn)，確定優(yōu)化控制策略，引導(dǎo)現(xiàn)實(shí)空間電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行，并使虛擬空間電網(wǎng)和現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間平行執(zhí)行、共同演化，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間的管理與控制及時(shí)空推演。即平行電網(wǎng)由現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間和虛擬電網(wǎng)空間共同構(gòu)成的系統(tǒng)，平行電網(wǎng)將整合現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間系統(tǒng)和虛擬電網(wǎng)空間系統(tǒng)的資源和能力，形成一個(gè)全新的、整體功能和性能更加優(yōu)越的時(shí)空一致、虛實(shí)互動(dòng)和動(dòng)態(tài)演化系統(tǒng)(即1+1>2)，進(jìn)而對(duì)現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間系統(tǒng)進(jìn)行有效的管理與控制及時(shí)空推演，使其具有“靈捷、聚焦、收斂” (AFC)的特性，并可以在各種復(fù)雜環(huán)境下完成既定的目標(biāo)。

平行電網(wǎng)的特征

1)時(shí)空一致：平行電網(wǎng)將現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間映射到虛擬電網(wǎng)空間，其運(yùn)行過程中將會(huì)持續(xù)接收現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間傳送的海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，需要具備高性能社會(huì)計(jì)算能力支持虛擬電網(wǎng)空間模型的查詢匹配、修正以及虛實(shí)互動(dòng)，并為了保證智能決策支持的實(shí)時(shí)性，故平行電網(wǎng)具有時(shí)空一致性;

2)雙向交互(虛實(shí)互動(dòng))：通過學(xué)習(xí)與培訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)與評(píng)估和管理與控制及時(shí)空推演結(jié)果反饋，虛擬電網(wǎng)空間可以直接影響或改變現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空的管理、操作控制行為，這不再是傳統(tǒng)的單向解釋模式，而是一種雙向交互模式，故平行電網(wǎng)具有雙向交互特征;

3)動(dòng)態(tài)演化：平行電網(wǎng)運(yùn)行過程中可根據(jù)現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間源源不斷的新問題新發(fā)現(xiàn)，采用計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)虛擬電網(wǎng)空間模型進(jìn)行不斷修正，使其通過平行執(zhí)行和動(dòng)態(tài)演化使現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間不斷逼近虛擬電網(wǎng)空間，故平行電網(wǎng)具有動(dòng)態(tài)演化特征。

平行管理與控制

下圖左半部分是目前堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間，主要包括電網(wǎng)一次設(shè)備、電網(wǎng)二次設(shè)備和人與社會(huì)。右半部分為本文提出的虛擬電網(wǎng)空間，對(duì)應(yīng)知識(shí)智能化領(lǐng)域。采用構(gòu)建虛擬電網(wǎng)空間(A)、計(jì)算實(shí)驗(yàn)(C)和平行執(zhí)行(P)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)空間的建模、計(jì)算、控制及時(shí)空推演;基于平行系統(tǒng)(ACP)的虛擬電網(wǎng)空間和現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)空間一次設(shè)備、電網(wǎng)二次設(shè)備及電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)形成電網(wǎng)物理信息系統(tǒng)(GCPS)，是構(gòu)建平行電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施;采用平行系統(tǒng)(ACP)反復(fù)觀察、分析、修正和評(píng)估后，通過虛實(shí)互動(dòng)、動(dòng)態(tài)演化，形成“靈捷、聚焦、收斂”(AFC)的深度分析、決策支持和執(zhí)行過程，最終利用虛擬電網(wǎng)空間對(duì)現(xiàn)實(shí)多能源融合的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)行閉環(huán)有效的管理與控制及時(shí)空推演。平行電網(wǎng)的平行管理與控制如下圖所示。