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第四届北京科史哲研究生学术论坛(2013) 浅析智能电网自组织机制 李秀波 中国科学院大学工程与社会研究中心 摘要：随着社会的进步，人们对电同安全和电力质量提出了更高的要求。智能电同具有的高可靠性、 自愈性等特征，使得智能电网能够取代传统电网，以满足人们提出的新要求。人们通过在智能电网中引入白 组织机制。赋予智能电网以自愈性。本文首先从具有开放性、包含智能体及存在涨落三个方面讨论了电网系 统自组织的条件。进而从实时信息、用户一电同反馈机制、人机协同机制，子电同间协同机制和智能控制中 心的设计五个方面展开描述了电网系统的自组织机制。最后文章从故障测量、故障诊断、控制方案、控制执 行四个步骤描述了智能电网的自愈过程，从而实现对电同运行中不确定性的应对。 关键词：智能电网：自组织：自愈性 引言 随着现代电网的发展，电网系统变得越来越复杂。首先，电刚系统的构成要素越 来越庞杂，要素之间的非线性相互作用增多且趋于多样性，要素之间的关系不再只是单向的， 而是双向的、网状的；电网系统的规模越来越大，系统自身的层级结构明显。其次，电网系 统所处的自然环境和社会环境越来越复杂，系统与环境之间的关联性更紧密，系统的开放性 更强，来自环境的干扰对电网系统的影响越来越明显。这些都使得电网系统的运行过程具有 很强的不确定性。这种不确定性加剧了工程风险。 电网系统的复杂化使得传统电网遇到了无法克服的诸多困难。首先，近年来，由于各种 物理和经济因素的作用，世界各国的电网停电事故频发。如2005年，俄罗斯莫斯科南部地区 “5．25”大停电事故(国家电力信息中心，2005)；2006年，日本东京及千叶和神奈川两县(省) “8．14”大停电事故、西欧“11．4，，大面积停电事故(李春燕等，2006)。大面积停电事故不仅造 成重大的经济和财产损失，也引发了许多社会问题。其次，由于人类对地球生态环境产生了 负面影响，导致了诸如能源紧缺、环境污染、人口膨胀、气候恶化等威胁人类生存的问题。 人类希望通过发展低碳经济，实现节能减排；通过发展新能源来解决能源短缺等问题。各国 开始大力发展可再生能源，如风能、光伏发电、小水电等。然而，传统电网无法满足双向潮 流的需求。另外，由于光伏发电、风电等新能源受天气条件影响较大，具有间歇性和不稳定 383 第四届北京科史哲研究生学术论坛(2013) 性，新能源电力也无法在传统电网的模式下入网。由于现代科学技术的发展，人们逐渐找寻 到了解决这些问题的一种方案一智能电网。 自组织理论的发展，启发人们借鉴自组织理论中的某些哲学思想，将智能电网建构成具 有适应性的自组织系统，从而为电网实践中的许多难题寻找新解。自组织系统具有的自稳定 性、自修复性等“自性能”(self-properties)在应对各种扰动和变化中表现出独特优势，这为工 程家应对工程运行的不确定性提供了可能的方法。在智能电网的建设实践中，工程师通过引 入自组织机制来实现其自愈性，以应对电网运行中的不确定性，从而降低工程风险。 智能电网及其特征 国家电网公司提}H中国的智能电网概念：“以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展 的坚强网架为基础，以信息通信网络平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含 电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，实现“电力流、信息流、业务流” 的高度融合的现代电网”(刘振亚，2010)。可以看出，智能电网是发电、输电、变电、配电 和用电五个物理子电网，以及电网的维护者、操作者、管理者和用户组成的，具有较高的灵 活性、安全性、自愈性、互动性等，能够为社会提供安全、优质、稳定的电力的复杂系统。 智能电网是一个庞大的复杂系统，这个庞大系统的架构可以参看图一： ～、 ，一一 ，，氨缝，生枷唾能．