智能电网构架规划
李涛
摘要：根据目前电力系统发展趋势及国内为电力行业面临的实际问题，提出未来智能电网构架规划设计的新思路，将复杂网络理论的概念和方法加以发展从而应用于未来智能电网的设计规划的研究中。
关键词：智能电网；自组织临界理论；分布式发电；电网演化机制模型
电力在国民经济及国家安全中起着不可替代的支撑作用。电网的安全与稳定以及经济运行对国民经济发展和居民生活水平提高以及环境保护等诸多方面均具有重要意义。当今社会，节能与环保的压力不断增大，一方面世界能源供应日益紧张，全球变暖趋势逐步明显，环境恶化压力不断增大；另一方面，电力市场化改革不断深入以及终端用户对电能质量的要求不断提升，电力行业正面临着前所未有的机遇和挑战，研究下一代电网的发展形态和提出研究未来智能电网的架构规划在工程和理论方面具有重要的意义。下面从两个方面提出研究新型电网架构的必要性。
1、 复杂电网不断发展，规模及自动化程度不提高，复杂网路
理论不断丰富，其自身发展的要求。复杂网络理论字提出后在互联网、金融网、和交通网等大规模及超大规模网络的设计及其安全性研究中得到广泛应用，该理论通过深刻揭示超大规模网络的内在特性、演变规律，可为防止系统灾变崩溃
提供理论基础和指导原则。我国目前电网具备的特征即：1）网络规模不断增大，各类电力输电线路数以上百万计，各类网络节点以数万计，随着国家电网新疆公司在2010年11月彻底实现新疆电网750kV线路并入西北电网，使电网联网覆盖区域从数量上产生飞跃。2）网络复杂性持续增强，主要体现在网络的复杂分层分布及强耦合性；以网络控制为基础的分布式发电推广应用带来的挑战；网络的随机性、巨维性和实时性，随着电力工业的持续发展，尤其是未来新能源分布式发电系统的推广应用，我国电网成为世界上规模最大、层次和特性最复杂的网络系统之一，其发展模式、设计结构及其稳定性分析已和目前所执行的古老电力规划原则格格不入，将成为利用复杂网络理论研究面临的重大问题。
2、 新型智能电网架构的提出时我国电力系统重大工程的需
要，在解决了基本需求问题后，社会普遍对于供电质量、可靠性、经济性以及环境保护的需求越来越高，是电力行业在未来的发展上产生了不同于传统的迫切需要解决的问题。1）我国目前仍然存在能源生产和消费不平衡的问题，电网发展滞后，尤其是边境省份及地区，网架结构薄弱，电网优化配置资源的作用难以发挥，抵御事故风险能力不强，线路停电事故时有发生，大面积停电事故风险仍然存在。2）配电网建设滞后的历史淤积与用户电能质量和安全可靠行要求的矛盾的日益突出，节能降耗的压力巨大，电力投资长期以来的单
向政策导致配电、用电环节设备水平参差不齐，缺乏合理、统一的规划设计和运行管理，可靠性差，因此在电力系统末端的分散负荷处引入微电源，不仅有利于解决用户的供电问题或者提高用户端的电能质量和供电可靠性，而且可以降低配电网电力损耗，节约电能，缓解电力紧张局面。3）由于全球性的石化能源供应局面紧张及环境保护问题催生的新能源特别是可再生能源发电的飞跃性发展，给传统电力系统带来了新的问题，例如能量密度低、地域性分散突出、能源供给的随机性比较大，这类绿色电力相对于传统电力无异于外界干扰，所以研究开发智能电网对该类新能源电源的适应性，包括在发展大规模高压超高压甚至特高压输电网的同时在重要负荷中心建设足够的分布式电源，增强本地电网，支持系统稳定，成为保障电网安全的重要途径和手段。4）我国农村电网所特有的负荷分布广、密度低、距离远，在边疆地区尚存在无电地区，以及少数民族同胞特有的季节迁徙习惯，此类电力负荷无法依靠远距离输电方式实现，建设分布式能源的微电网是解决以上边远地区农村电气化的有效途径。综上可知，目前中国电力网络的发展趋势可以总结为先进性和复杂性并存，在未来，我国电网建设将进入高度智能化并且使新型能源在更大范围内优化配置的新阶段。在继传统输电-配电以后形成新的，输电网-配电网-微电网的新型格局。因此在未来的全新电网体系的宏观形态和概念设计中应采取全新
的思路。
1 国外发展概况
多级电网及分布式电源的发展模式在发达国家也是电力发展的关注重点，美国、英国等国家都在开展未来电网形态和关键技术的研究。由于具体社会环境及安全背景的不同，照搬其他国家的发展模式只能变得更加滑稽。我国电网在发展中已经提出新型智能电网的新思路，同时，根据我国国情结合相关新理论和新技术的发展趋势，适时规划出未来电网的形态，并进行相关概念设计及动力学稳定问题研究。
1、 新能源电源分布接入配电网后对电网影响的分析研究。通
过新型智能电网直接向用户供电，不仅可以提高电能质量，还可从区域电网吸收电能提供给用户，同时将给类新能源电源发出的电能回送给区域电网，实现潮流双向流动。此外，实时监控和信息交换使得电力交易可以在全国范围内实时的进行，用户可以根据个人要求，如成本、环境、可靠性和电能质量要求等，定制个性化的电力服务；未来技术的发展甚至使得燃料汽车或者热力机械变成发电装置，在需要是想电网或者用户提供电能。由于分布式新能源电源的接入，电力系统的负荷预测、规划和运行管理与过去相比会具有更大的不确定性，预测电力负荷的增长极空间负荷的分布情况变得更加困难；同时，分散的电源会给配电网的网架结构、电网的损耗与电能质量尤其是谐波污染带来更加不良的影响，产
生一系列的可靠性、安全性问题。
2、 含有分散低能量电源的电网设计规划，一方面传统的输电
和配电网规划理论相对成熟，并且近年来不断有新的方法和理论产生，电力运营部门也对此类问题积极开展研究。这些研究项目为今后的新型电网结构和规划理论研究提供了非常有价值的工作思路和方法；另一方面有许多部门对含有分布式电源的配网规划也进行了研究，设计配电网扩展规划中分布式电源的选址和定容、含分布式电源的经济模型和孤立电网的规划模型、考虑静态电压稳定约束的分布式发电规划模型和基于遗传算法的模型求解方法、在满足谐波畸变约束下的分布式电源准入功率最大优化计算模型等。
3、 微电网与主电网的协调控制。微电网是实现分散型低能量
电源接入主电网的有效方式，目前对微电网已经有有效地控制方法。国内通过交流渠道也涉及到基于多代理控制技术。 综合上述，国内外的电网发展趋势，并结合我国电力实际情况，未来的新型智能化电网是结合了输电网与微电网的综合性电网。它将有效解决集中供电与电力用户分散这一矛盾，使传统的电源到用户的单向系统所面临的断链风险得到解决。对统一的、坚强的大电网具备灵活、多电源、多通道的安全支持，并且使之实现由无源电网到有源智能电网的转变。有助于提高终端用户的供电可靠性和电能质量，提高系统的节能减排指标并改善突发事件下对用户的供电能力，有助于
国家战略要求。但是，由于分散型低能量电源接入，也将对主干电网产生不良的冲击。
2 宏观形态和概念设计
1、研究内容
1）电网设备形态研究。从保护、直流、电力电子、稳定控制、偏远地区供电、吵到、材料、储能、紧凑型线路、电源结果等多个设备领域研究电网设备的形态和概念。
2）电网结构形态研究。从发、输、配、用等各个角度描述未来电网的物理架构，重点研究不同电压等级电网的架构、电源体系布局、连接方式等和电网结构相关的研究。
3）电网控制形态研究。包括电网正常情况下为提高系统经济性和电能质量的控制原理、方式和技术，也包括在故障或紧急状态下为保证系统的安全稳定所采取的紧急控制策略、方法和原理；研究大型、特大型（如河西走廊风电三峡）新型能源电源的接入控制形态问题，借鉴机器人学理念将其视为广域系统，通过构建先进的大电网智能调度系统使新型电网的控制如同机器人的控制。将涉及电力系统动态学、控制科学和信息技术等诸多领域的一系列课题。
4）电网的运行形态、管理形态、市场形态研究。参考各国经验及我国电力发展的特点，开展对未来电网的各项软科学项目进行研究，最终达到解除管制、降低成本、提高用电质量的目标。对于以上提到的各项形态研究，不应只考虑单类宏
观形态，而应把不同形态之间的的相互影响和关系分析也作为重点内容。
2 实施方案与技术路线
1、根据复杂网络演化和生长理论确定新型智能电网宏观形态的总体设计原则，要对未来电网的概念及形态有个定位，对要求其具备的功能需求充分考虑，从目前国家电网公司的智能电网的建设看，未来的电网应该是智能化、双向交流、安全、满足用户需求、经济高效、环境友好、可持续发展的电网。
2、综合考虑电力系统各种实际因素的影响，规划出未来电网的具体形态。具体考虑因素大致为：1）电网现状。无论未来的电网架构如何，在输电及储能技术没有产生革命性的变革前，必定是在现有电网架构的基础上发展而成的。因此实事求是的摸清楚目前的电网特征是首要任务。2）政策法规。政府政策性指导对产业发展影响巨大，对电网的控制形态产生的影响是颠覆性的。环保压力的增加已逐渐使电力调度向节能减排方向倾向，还有前面所提到的新型可再生分散低能量型电源的接入而产生的对电网运行和控制方式的重大影响。
3）技术影响。目前的一些概念性技术，例如先进控制技术、人工智能技术、各项新能源发电技术在经过十几年的发展后，有望对未来电网形态产生较大的影响。4）用户需求。客户是上帝，无须多解释。对于上述的各种实际因素而规划的未来
的电网结构形态和控制形态只限于宏观设计，具体应用中还涉及复杂网络机构拓扑特性、动力学稳定性的具体基础学科的问题。还应加以深入研究。
3 建立电网结构理论框架
1、研究内容。1）建立电网演化生长机制模型，包括能源密度分布函数设计、负荷密度分布函数设计、发电厂和变电站容量及入网方式和局域世界演化模型建立等，对从无到有和未来发展两种形态进行研究。2）电网拓扑结构特性分析及设计方法。分析和揭示电网静态统计特征的基础上，研究其演化规律和生成机制，最终提出考虑多样化资源与需求的电网综合规划及设计方法。3）微电网与主干电网的协调规划。分散电源的出现及微电网的接入，使得主干电网的规划面临更大的不确定性，大大增加了规划的难度，必须充分考虑投资主体、微电网容量、安装地点及接入方式等诸多因素，提出具有高适应度的网架规划方案。4）研究并提出电网完全同步判据。电网运行的基本安全要求是保持动力学稳定性，即各级网络节点动态特性的同步化运行，提出动态等值模型，在此基础上应用谱分析法辨识发电机节点动态同步能力系数，最后应用复杂网络理论的凝聚算法提出全网同步稳定判据。
5）微电网运行形态及其对主电网安全稳定性的作用机理。建立综合考虑微电网与储能设备动态以及输电线路特性的分布式电网整体数学模型，在此基础上进行分布式电网稳态和动
态分析，包括研究潮流计算、短路电流计算。不对称故障和动态稳定计算方法，实现分布式电网实施在线仿真。在电网网络化数学模型的基础上建立电网整体数学模型，主要研究微电网内部故障对主干电网的影响程度；主干网发生故障后微电网进入独立运行模式的切换控制策略，不恶化或者减轻主干电网故障的影响；主干电网故障消除后微电网的优化并网策略，避免多刚体扭振引发的谐振以及给主电网和终端用户带来的过大冲击；主电网崩溃后，残存微电网对主干电网恢复的支援策略。
2、研究方案。1）完成电网静态统计量提取、网络参数和结构辨识。基于复杂网络拓扑基本模型和随机规划以及所设计的能源、负荷分布函数，建立考虑分布式电源随机性、负荷动态和强耦合非线性特征的电网生长演化模型和网络化数学模型，揭示电网演化生长机制，提出新型电网的规划设计方法。2）提出电网动力学稳定判断依据和网络同步调控策略。包括在网络化数学模型的基础上，考虑发电机节点动态，以此形成基于大规模微分代数方程组的电网演化动力学模型；根据该模型和谱分析法提取电网动态同步特征量以及系统相变临界态，并总结出电网动力学稳定判据。而电网对引起动力学失稳的各种干扰抵御能力可以归结为网络的容错能力和抗攻击能力，其中一类需要重点研究的干扰及分散电源并网的影响。因此研究在电网演化的动力学模型的基础上，研究
开发各类抵御干扰或故障的电网调控技术，以提高整体运转可靠性。
4 结论及展望
新型智能电网的规划设计研究，其重要性体现为3个方面。
1、 未来智能电网设计大型复杂网络的结构和设计，目前国内
外输电网和配电网的规划、负荷预测、变电站选址和容量确定、网架优化、输配网综合优化和巨型电网的统一调度和智能控制理论等领域，虽然已经进行了大量的研究并且取得相当进展，但由于微电网本身的特性，以及不可逆转的全球能源政策，使得将来分散型低能量的电源对电力系统的安全可靠性、电能质量、保护和网损等方面产生很大影响，导致原有的传统的电网规划方法、理论和控制策略、手段对于新型电网不能很好的发挥作用。，因此应该通脱未来微电网与传统输配电网的对比分析研究未来电力供应系统的内在特性，以此对现有电网设计规划理论进行深入研究，揭示出未来智能新型电网的结构拓扑特性、生长形态、提出网络灵活控制规律，此项研究有望在复杂网络、电力系统和数学规划的等学科交叉领域产生一个新的学科分支。
2、 在电网新技术方面坚，新型智能电网理论成果应用于工程
实践可以优化我国的电网结构，提高未来电网的安全性和可靠性，改善电能质量，提供多样化的供电服务；此外，
项目研究成果推广实施后能够大幅提升我国电网规划的统一优化及规划设计水平，提升未来电网智能调度能力，特别是在特殊、紧急情况下通过分散电源的支撑作用提高未来输配电网的抗灾及恢复能力，从而减少大面积停电给社会带来灾难性损失。
3、 在社会经济效益方面，项目的研究成果将为未来电网协调
运行提供依据，在节约能源、解决能源短缺、能源危机和能源安全问题上具有重要价值，此外，通过电网的结构优化和灵活控制，能够减少电网建设的投资，有效减低线损，是电网运营更加经济高效，最重要的一点，引入分散型电源的微电网对解决我国广大农村地区分布广、距离远、用电负荷密度低、供电效益低的长久问题，为国家实施新农村战略提供最佳供电方式。
智能电网构架规划
李涛
摘要：根据目前电力系统发展趋势及国内为电力行业面临的实际问题，提出未来智能电网构架规划设计的新思路，将复杂网络理论的概念和方法加以发展从而应用于未来智能电网的设计规划的研究中。
关键词：智能电网；自组织临界理论；分布式发电；电网演化机制模型
电力在国民经济及国家安全中起着不可替代的支撑作用。电网的安全与稳定以及经济运行对国民经济发展和居民生活水平提高以及环境保护等诸多方面均具有重要意义。当今社会，节能与环保的压力不断增大，一方面世界能源供应日益紧张，全球变暖趋势逐步明显，环境恶化压力不断增大；另一方面，电力市场化改革不断深入以及终端用户对电能质量的要求不断提升，电力行业正面临着前所未有的机遇和挑战，研究下一代电网的发展形态和提出研究未来智能电网的架构规划在工程和理论方面具有重要的意义。下面从两个方面提出研究新型电网架构的必要性。
1、 复杂电网不断发展，规模及自动化程度不提高，复杂网路
理论不断丰富，其自身发展的要求。复杂网络理论字提出后在互联网、金融网、和交通网等大规模及超大规模网络的设计及其安全性研究中得到广泛应用，该理论通过深刻揭示超大规模网络的内在特性、演变规律，可为防止系统灾变崩溃
提供理论基础和指导原则。我国目前电网具备的特征即：1）网络规模不断增大，各类电力输电线路数以上百万计，各类网络节点以数万计，随着国家电网新疆公司在2010年11月彻底实现新疆电网750kV线路并入西北电网，使电网联网覆盖区域从数量上产生飞跃。2）网络复杂性持续增强，主要体现在网络的复杂分层分布及强耦合性；以网络控制为基础的分布式发电推广应用带来的挑战；网络的随机性、巨维性和实时性，随着电力工业的持续发展，尤其是未来新能源分布式发电系统的推广应用，我国电网成为世界上规模最大、层次和特性最复杂的网络系统之一，其发展模式、设计结构及其稳定性分析已和目前所执行的古老电力规划原则格格不入，将成为利用复杂网络理论研究面临的重大问题。
2、 新型智能电网架构的提出时我国电力系统重大工程的需
要，在解决了基本需求问题后，社会普遍对于供电质量、可靠性、经济性以及环境保护的需求越来越高，是电力行业在未来的发展上产生了不同于传统的迫切需要解决的问题。1）我国目前仍然存在能源生产和消费不平衡的问题，电网发展滞后，尤其是边境省份及地区，网架结构薄弱，电网优化配置资源的作用难以发挥，抵御事故风险能力不强，线路停电事故时有发生，大面积停电事故风险仍然存在。2）配电网建设滞后的历史淤积与用户电能质量和安全可靠行要求的矛盾的日益突出，节能降耗的压力巨大，电力投资长期以来的单
向政策导致配电、用电环节设备水平参差不齐，缺乏合理、统一的规划设计和运行管理，可靠性差，因此在电力系统末端的分散负荷处引入微电源，不仅有利于解决用户的供电问题或者提高用户端的电能质量和供电可靠性，而且可以降低配电网电力损耗，节约电能，缓解电力紧张局面。3）由于全球性的石化能源供应局面紧张及环境保护问题催生的新能源特别是可再生能源发电的飞跃性发展，给传统电力系统带来了新的问题，例如能量密度低、地域性分散突出、能源供给的随机性比较大，这类绿色电力相对于传统电力无异于外界干扰，所以研究开发智能电网对该类新能源电源的适应性，包括在发展大规模高压超高压甚至特高压输电网的同时在重要负荷中心建设足够的分布式电源，增强本地电网，支持系统稳定，成为保障电网安全的重要途径和手段。4）我国农村电网所特有的负荷分布广、密度低、距离远，在边疆地区尚存在无电地区，以及少数民族同胞特有的季节迁徙习惯，此类电力负荷无法依靠远距离输电方式实现，建设分布式能源的微电网是解决以上边远地区农村电气化的有效途径。综上可知，目前中国电力网络的发展趋势可以总结为先进性和复杂性并存，在未来，我国电网建设将进入高度智能化并且使新型能源在更大范围内优化配置的新阶段。在继传统输电-配电以后形成新的，输电网-配电网-微电网的新型格局。因此在未来的全新电网体系的宏观形态和概念设计中应采取全新
的思路。
1 国外发展概况
多级电网及分布式电源的发展模式在发达国家也是电力发展的关注重点，美国、英国等国家都在开展未来电网形态和关键技术的研究。由于具体社会环境及安全背景的不同，照搬其他国家的发展模式只能变得更加滑稽。我国电网在发展中已经提出新型智能电网的新思路，同时，根据我国国情结合相关新理论和新技术的发展趋势，适时规划出未来电网的形态，并进行相关概念设计及动力学稳定问题研究。
1、 新能源电源分布接入配电网后对电网影响的分析研究。通
过新型智能电网直接向用户供电，不仅可以提高电能质量，还可从区域电网吸收电能提供给用户，同时将给类新能源电源发出的电能回送给区域电网，实现潮流双向流动。此外，实时监控和信息交换使得电力交易可以在全国范围内实时的进行，用户可以根据个人要求，如成本、环境、可靠性和电能质量要求等，定制个性化的电力服务；未来技术的发展甚至使得燃料汽车或者热力机械变成发电装置，在需要是想电网或者用户提供电能。由于分布式新能源电源的接入，电力系统的负荷预测、规划和运行管理与过去相比会具有更大的不确定性，预测电力负荷的增长极空间负荷的分布情况变得更加困难；同时，分散的电源会给配电网的网架结构、电网的损耗与电能质量尤其是谐波污染带来更加不良的影响，产
生一系列的可靠性、安全性问题。
2、 含有分散低能量电源的电网设计规划，一方面传统的输电
和配电网规划理论相对成熟，并且近年来不断有新的方法和理论产生，电力运营部门也对此类问题积极开展研究。这些研究项目为今后的新型电网结构和规划理论研究提供了非常有价值的工作思路和方法；另一方面有许多部门对含有分布式电源的配网规划也进行了研究，设计配电网扩展规划中分布式电源的选址和定容、含分布式电源的经济模型和孤立电网的规划模型、考虑静态电压稳定约束的分布式发电规划模型和基于遗传算法的模型求解方法、在满足谐波畸变约束下的分布式电源准入功率最大优化计算模型等。
3、 微电网与主电网的协调控制。微电网是实现分散型低能量
电源接入主电网的有效方式，目前对微电网已经有有效地控制方法。国内通过交流渠道也涉及到基于多代理控制技术。 综合上述，国内外的电网发展趋势，并结合我国电力实际情况，未来的新型智能化电网是结合了输电网与微电网的综合性电网。它将有效解决集中供电与电力用户分散这一矛盾，使传统的电源到用户的单向系统所面临的断链风险得到解决。对统一的、坚强的大电网具备灵活、多电源、多通道的安全支持，并且使之实现由无源电网到有源智能电网的转变。有助于提高终端用户的供电可靠性和电能质量，提高系统的节能减排指标并改善突发事件下对用户的供电能力，有助于
国家战略要求。但是，由于分散型低能量电源接入，也将对主干电网产生不良的冲击。
2 宏观形态和概念设计
1、研究内容
1）电网设备形态研究。从保护、直流、电力电子、稳定控制、偏远地区供电、吵到、材料、储能、紧凑型线路、电源结果等多个设备领域研究电网设备的形态和概念。
2）电网结构形态研究。从发、输、配、用等各个角度描述未来电网的物理架构，重点研究不同电压等级电网的架构、电源体系布局、连接方式等和电网结构相关的研究。
3）电网控制形态研究。包括电网正常情况下为提高系统经济性和电能质量的控制原理、方式和技术，也包括在故障或紧急状态下为保证系统的安全稳定所采取的紧急控制策略、方法和原理；研究大型、特大型（如河西走廊风电三峡）新型能源电源的接入控制形态问题，借鉴机器人学理念将其视为广域系统，通过构建先进的大电网智能调度系统使新型电网的控制如同机器人的控制。将涉及电力系统动态学、控制科学和信息技术等诸多领域的一系列课题。
4）电网的运行形态、管理形态、市场形态研究。参考各国经验及我国电力发展的特点，开展对未来电网的各项软科学项目进行研究，最终达到解除管制、降低成本、提高用电质量的目标。对于以上提到的各项形态研究，不应只考虑单类宏
观形态，而应把不同形态之间的的相互影响和关系分析也作为重点内容。
2 实施方案与技术路线
1、根据复杂网络演化和生长理论确定新型智能电网宏观形态的总体设计原则，要对未来电网的概念及形态有个定位，对要求其具备的功能需求充分考虑，从目前国家电网公司的智能电网的建设看，未来的电网应该是智能化、双向交流、安全、满足用户需求、经济高效、环境友好、可持续发展的电网。
2、综合考虑电力系统各种实际因素的影响，规划出未来电网的具体形态。具体考虑因素大致为：1）电网现状。无论未来的电网架构如何，在输电及储能技术没有产生革命性的变革前，必定是在现有电网架构的基础上发展而成的。因此实事求是的摸清楚目前的电网特征是首要任务。2）政策法规。政府政策性指导对产业发展影响巨大，对电网的控制形态产生的影响是颠覆性的。环保压力的增加已逐渐使电力调度向节能减排方向倾向，还有前面所提到的新型可再生分散低能量型电源的接入而产生的对电网运行和控制方式的重大影响。
3）技术影响。目前的一些概念性技术，例如先进控制技术、人工智能技术、各项新能源发电技术在经过十几年的发展后，有望对未来电网形态产生较大的影响。4）用户需求。客户是上帝，无须多解释。对于上述的各种实际因素而规划的未来
的电网结构形态和控制形态只限于宏观设计，具体应用中还涉及复杂网络机构拓扑特性、动力学稳定性的具体基础学科的问题。还应加以深入研究。
3 建立电网结构理论框架
1、研究内容。1）建立电网演化生长机制模型，包括能源密度分布函数设计、负荷密度分布函数设计、发电厂和变电站容量及入网方式和局域世界演化模型建立等，对从无到有和未来发展两种形态进行研究。2）电网拓扑结构特性分析及设计方法。分析和揭示电网静态统计特征的基础上，研究其演化规律和生成机制，最终提出考虑多样化资源与需求的电网综合规划及设计方法。3）微电网与主干电网的协调规划。分散电源的出现及微电网的接入，使得主干电网的规划面临更大的不确定性，大大增加了规划的难度，必须充分考虑投资主体、微电网容量、安装地点及接入方式等诸多因素，提出具有高适应度的网架规划方案。4）研究并提出电网完全同步判据。电网运行的基本安全要求是保持动力学稳定性，即各级网络节点动态特性的同步化运行，提出动态等值模型，在此基础上应用谱分析法辨识发电机节点动态同步能力系数，最后应用复杂网络理论的凝聚算法提出全网同步稳定判据。
5）微电网运行形态及其对主电网安全稳定性的作用机理。建立综合考虑微电网与储能设备动态以及输电线路特性的分布式电网整体数学模型，在此基础上进行分布式电网稳态和动
态分析，包括研究潮流计算、短路电流计算。不对称故障和动态稳定计算方法，实现分布式电网实施在线仿真。在电网网络化数学模型的基础上建立电网整体数学模型，主要研究微电网内部故障对主干电网的影响程度；主干网发生故障后微电网进入独立运行模式的切换控制策略，不恶化或者减轻主干电网故障的影响；主干电网故障消除后微电网的优化并网策略，避免多刚体扭振引发的谐振以及给主电网和终端用户带来的过大冲击；主电网崩溃后，残存微电网对主干电网恢复的支援策略。
2、研究方案。1）完成电网静态统计量提取、网络参数和结构辨识。基于复杂网络拓扑基本模型和随机规划以及所设计的能源、负荷分布函数，建立考虑分布式电源随机性、负荷动态和强耦合非线性特征的电网生长演化模型和网络化数学模型，揭示电网演化生长机制，提出新型电网的规划设计方法。2）提出电网动力学稳定判断依据和网络同步调控策略。包括在网络化数学模型的基础上，考虑发电机节点动态，以此形成基于大规模微分代数方程组的电网演化动力学模型；根据该模型和谱分析法提取电网动态同步特征量以及系统相变临界态，并总结出电网动力学稳定判据。而电网对引起动力学失稳的各种干扰抵御能力可以归结为网络的容错能力和抗攻击能力，其中一类需要重点研究的干扰及分散电源并网的影响。因此研究在电网演化的动力学模型的基础上，研究
开发各类抵御干扰或故障的电网调控技术，以提高整体运转可靠性。
4 结论及展望
新型智能电网的规划设计研究，其重要性体现为3个方面。
1、 未来智能电网设计大型复杂网络的结构和设计，目前国内
外输电网和配电网的规划、负荷预测、变电站选址和容量确定、网架优化、输配网综合优化和巨型电网的统一调度和智能控制理论等领域，虽然已经进行了大量的研究并且取得相当进展，但由于微电网本身的特性，以及不可逆转的全球能源政策，使得将来分散型低能量的电源对电力系统的安全可靠性、电能质量、保护和网损等方面产生很大影响，导致原有的传统的电网规划方法、理论和控制策略、手段对于新型电网不能很好的发挥作用。，因此应该通脱未来微电网与传统输配电网的对比分析研究未来电力供应系统的内在特性，以此对现有电网设计规划理论进行深入研究，揭示出未来智能新型电网的结构拓扑特性、生长形态、提出网络灵活控制规律，此项研究有望在复杂网络、电力系统和数学规划的等学科交叉领域产生一个新的学科分支。
2、 在电网新技术方面坚，新型智能电网理论成果应用于工程
实践可以优化我国的电网结构，提高未来电网的安全性和可靠性，改善电能质量，提供多样化的供电服务；此外，
项目研究成果推广实施后能够大幅提升我国电网规划的统一优化及规划设计水平，提升未来电网智能调度能力，特别是在特殊、紧急情况下通过分散电源的支撑作用提高未来输配电网的抗灾及恢复能力，从而减少大面积停电给社会带来灾难性损失。
3、 在社会经济效益方面，项目的研究成果将为未来电网协调
运行提供依据，在节约能源、解决能源短缺、能源危机和能源安全问题上具有重要价值，此外，通过电网的结构优化和灵活控制，能够减少电网建设的投资，有效减低线损，是电网运营更加经济高效，最重要的一点，引入分散型电源的微电网对解决我国广大农村地区分布广、距离远、用电负荷密度低、供电效益低的长久问题，为国家实施新农村战略提供最佳供电方式。