智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究

　　計算機學(xué)報智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究曹軍威）2）萬宇鑫3涂國煜張樹卿4）夏艾3劉小非陳震12陸超4）清華大學(xué)信患技術(shù)研究院北京100084）2）（清華信患科學(xué)與技術(shù)國家。
　　智能電網(wǎng)主要解決以下幾個方面的問題：保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定和可靠性的同時提高設(shè)備利用率由于電網(wǎng)系統(tǒng)高度耦合，調(diào)度控制不當，單一故障（fault）可引發(fā)連鎖故障，甚至引起大面積停電事故和設(shè)備損壞，從而導(dǎo)致不可估量的直接和間接損失，故電網(wǎng)系統(tǒng)對于可靠性的要求非常高。智能電網(wǎng)的智能調(diào)度就是要在保證安全可靠的基礎(chǔ)上解決廣域信息的采集、傳遞、分析和處理問題。
　　實現(xiàn)發(fā)電與用電的互動。電網(wǎng)的基本特征是發(fā)電與用電的平衡。從絡(luò)端用戶的角度講，用戶可以通過智能電力絡(luò)端獲取到電網(wǎng)的運行參數(shù)（比如電力的成本、自己各種設(shè)備的用電量），從而對自己的電力使用情況進行調(diào)整。而對于電網(wǎng)系統(tǒng)來說，則可以根據(jù)用電設(shè)備的用電信息構(gòu)建精確的負荷模型，有效地提高供電效率。傳統(tǒng)電網(wǎng)的建設(shè)基于發(fā)-輸f配用的單向思維，大量冗余造成浪費，智能電網(wǎng)基于實時性較高（幾十毫秒級）的測量通信系統(tǒng)，可以通過實時控制來達到發(fā)電負荷平衡，從而可以減少熱備用，并且提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　間歇式可再生能源（解釋:向自然界提供能量轉(zhuǎn)化的物質(zhì))的接入。新能源主要是指風(fēng)電和光伏發(fā)電，我國的風(fēng)電資源主要集中在西北部地區(qū)，同樣這些地區(qū)也是太陽能資源較豐富的地區(qū)。
　　而我國電力需求較大的地區(qū)則集中在中東部，因此造成我國的新能源電力必然經(jīng)過遠距離傳輸才能到達負荷區(qū)。這就要求電網(wǎng)必須在全國范圍內(nèi)對新能源發(fā)電進行優(yōu)化配置。同時，由于新能源發(fā)電本身具有隨機性和間歇性的特點，如果直接并入電網(wǎng)，則可能影響電網(wǎng)系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。如風(fēng)力發(fā)電可能由于客觀氣象原因大范圍脫網(wǎng)，就會造成電力系統(tǒng)瞬時的不平衡，繼而影響整體的穩(wěn)定性。
　　由此可見，智能電網(wǎng)需要解決傳統(tǒng)電網(wǎng)信息系統(tǒng)在信息采集、傳輸、處理和共享等多方面的瓶頸，而這些問題的解決則依賴于正在逐漸發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)涵蓋從傳感器網(wǎng)絡(luò)至上層應(yīng)用系統(tǒng)之間的物理狀態(tài)感知、信息表示、信息傳輸和信息處理，在智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系中的通信、安全及上層應(yīng)用等各個方面將起到重要作用：傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可用于智能電表等電網(wǎng)絡(luò)端通信設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和信息獲取4；實時和安全通信技術(shù)可用于電網(wǎng)運行參數(shù)的傳輸，實現(xiàn)電網(wǎng)運維數(shù)據(jù)和發(fā)電負荷數(shù)據(jù)的實時傳遞；數(shù)據(jù)存儲和信息表示技術(shù)6可用于電網(wǎng)海量數(shù)據(jù)的存儲、管理、查詢和組織；數(shù)據(jù)分布式處理和任勞調(diào)度技術(shù)可用于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性分析、新能源接入后的能量流實時調(diào)配。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展使得電力系統(tǒng)從一個相對1期曹軍威等：智能電網(wǎng)倍息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究封閉自給的控制系統(tǒng)融入計算機數(shù)字環(huán)境中，在提高電網(wǎng)穩(wěn)定性的同時，使得風(fēng)能、電能等新能源方便地融入智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)，統(tǒng)一進行規(guī)劃與調(diào)度。
　　借鑒物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)構(gòu)架，本文從信息技術(shù)的角度提出智能電網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)。第2節(jié)總結(jié)智能電網(wǎng)定義；第3節(jié)介紹智能電網(wǎng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、主要技術(shù)難點和挑戰(zhàn)并提出智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)；第4節(jié)第6節(jié)分別詳細介紹智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施、支撐平臺和應(yīng)用系統(tǒng)；第7節(jié)進行總結(jié)并對智能電網(wǎng)未來研究方向做展望。
　　2智能電網(wǎng)定義智能電網(wǎng)，通常指將現(xiàn)代信息系統(tǒng)融入傳統(tǒng)能源網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的新電網(wǎng)系統(tǒng)。從而使電網(wǎng)具有更好的可控性和可觀性，解決傳統(tǒng)電力系統(tǒng)能源利用率低、互動性差、安全穩(wěn)定分析困難等問題(Emerson)；同時基于能量流的實時調(diào)控，便于分布式新能源發(fā)電、分布式儲能系統(tǒng)的接入和使用。
　　智能(intelligence)電網(wǎng)的第1個顯著特點是可觀性強。即借助信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實時監(jiān)控電力系統(tǒng)各節(jié)點的信息。
　　例如IBM定義智能電網(wǎng)3個層次的第1層次就是息的實時、全面和詳細監(jiān)視，消除監(jiān)測盲點“，清華大學(xué)20世紀80年代便提出”CCCP“（通信、計算機和控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用）概念，認為智能電網(wǎng)是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)網(wǎng)和電力信息網(wǎng)的兩網(wǎng)融合及相互作用。同樣的定義還包括中的相關(guān)(related)概念。
　　智能電網(wǎng)的另一個特性是發(fā)電用電雙方動態(tài)交互。即利用實時獲取的電網(wǎng)發(fā)電信息和用戶(user)信息進行優(yōu)化調(diào)度。從絡(luò)端用戶的角度來講，智能電網(wǎng)的目標在于統(tǒng)籌調(diào)度所有的電力資源(zī yuán)，以更加便宜的方式提供給絡(luò)端用戶更加穩(wěn)定的電力。例如杜克能源（DukeEnergy）提出在智能電網(wǎng)環(huán)境下，絡(luò)端用戶可以實時觀測到自己的電力消耗情況并以此調(diào)整自己的用電習(xí)慣降低成本，同時電力可以根據(jù)用戶的需求調(diào)配=能源供應(yīng)并通過價格手段引導(dǎo)用戶的需求，使總的能源消耗降低。歐洲智能電網(wǎng)戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃提出智能電網(wǎng)應(yīng)將所有接入電網(wǎng)的用戶、發(fā)電機以及雙向設(shè)備連接整合在一起，通過智能監(jiān)控、通信和自愈技術(shù)加強對發(fā)電側(cè)的控制，提供給用戶更多信息和用電優(yōu)化方案，減少電力系統(tǒng)對環(huán)境的影響，提高供電的可靠性和安全性。
　　智能電網(wǎng)的第3個特點是可靠性高。即可以從系統(tǒng)震蕩中自動恢復(fù)，對于系統(tǒng)失穩(wěn)趨勢提前報警及調(diào)整。例如美國能源部定義智能電網(wǎng)應(yīng)具有系統(tǒng)震蕩自恢復(fù)、魯棒性高、安全穩(wěn)定等特征。而IBM定義的智能電網(wǎng)3個層次的第3層次就是在信息集成的基礎(chǔ)上進行高級分析，實現(xiàn)提高可靠性、降低成本、提高收益和效率的目標。
　　綜合上述觀點，我們給出智能電網(wǎng)的定義如下：智能電網(wǎng)是在傳統(tǒng)電網(wǎng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建起來的集傳感、通信、計算、決策與控制為一體的綜合數(shù)物復(fù)合系統(tǒng)，通過獲取電網(wǎng)各層節(jié)點資源和設(shè)備的運行狀態(tài)，進行分層次的控制管理和電力調(diào)配，實現(xiàn)能量流、信息流和業(yè)勞流的高度一體化，提高電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，以達到最大限度地提高設(shè)備利用效率，提高安全可靠性，節(jié)能減排，提高用戶供電質(zhì)量，提高可再生能源的利用效率。智能電網(wǎng)最絡(luò)目標(cause)是降低能源消耗成本，改善居民用電質(zhì)量，降低電力運行成本，從而促進國民經(jīng)濟發(fā)展(Develop)。
　　3智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)3.1智能電網(wǎng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2001年啟動了CIN/SI項目，提出開發(fā)一個建模、仿真、分析及綜合工具用于作為建立高魯棒性、高適應(yīng)性、控制可重構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化電力系統(tǒng)及基礎(chǔ)設(shè)施，2001年6月的《Wred》對其進行了介紹，這是較早提及構(gòu)建智能能源網(wǎng)絡(luò)設(shè)想的。在此之后，美國電力研究院啟動了IntelUGrul項目并于2004年發(fā)布了IntelUGml
　　①體系架構(gòu)，G
　　E、思科、朗訊等多家參與到該項目的研發(fā)中。昆山空壓機保養(yǎng)冷卻水通過管道進入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進行冷卻降溫，再進入后冷器對排氣進行冷卻，另一路冷卻水進水管道經(jīng)過主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進行冷卻。該項目旨在集成電力系統(tǒng)中能源系統(tǒng)和控制信息系統(tǒng)，從電力信息系統(tǒng)和服勞模型兩個角度（angle)對如何構(gòu)建智能電網(wǎng)給出實施步驟和技術(shù)引導(dǎo)。2003年美國能源部發(fā)布了電網(wǎng)2030藍圄并于同年牽頭成立了GridWise
　　②聯(lián)盟，該聯(lián)盟旨在推動傳統(tǒng)電力系統(tǒng)和信息技術(shù)的結(jié)合，構(gòu)建新型智能電網(wǎng)。目前成員包括IB
　　M、斯科、西□子、G
　　E、微軟、三星等全世界140余家涉及能源和信息領(lǐng)域的企業(yè)。2008年3月，美國Xcel能源宣布在科羅拉多州波爾多（Boulder）建立智計算機學(xué)報能電網(wǎng)城市試點，目前已安裝23 000臺智能監(jiān)控設(shè)備
　　①為用戶提供更加便利穩(wěn)定的電力供應(yīng)并幫助用戶節(jié)約(jié yuē)用電成本。2011年5月，美國在夏威夷毛伊島（mam）建立了一個新的智能電網(wǎng)試點。總體來看，美國的智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展側(cè)重通信技術(shù)、控制技術(shù)與電力系統(tǒng)的融合，同時強調(diào)絡(luò)端用戶和電網(wǎng)系統(tǒng)的交互。美國能源部2009年智能電網(wǎng)報告指出構(gòu)建智能電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)從輸電系統(tǒng)、分布式能源、配電系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)、管理和金融環(huán)境的6個方面開展。
　　歐洲智能電網(wǎng)的構(gòu)建計劃起緣于2004年，在第一屆國際可再生能源和分布式能源一體化會議上，產(chǎn)業(yè)界和研究界相關(guān)人士提出了建立歐洲未來電力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺的設(shè)想。2005年在歐盟委員會的支持下歐洲成立了智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)平臺，為2020年及之后的歐洲電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提供規(guī)劃。該組織于2006年發(fā)布了歐洲智能電網(wǎng)設(shè)計藍圄，提出了智能電網(wǎng)必須包含靈活性、可接入性、可靠性與經(jīng)濟性四個目標，其中可接入性部分特別提到可再生能源和高效低碳產(chǎn)能的接入。2008年底該組織發(fā)布了歐洲智能電網(wǎng)戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃并于2010年4月發(fā)布了最絡(luò)版本，將歐洲智能電網(wǎng)的發(fā)展按優(yōu)先級劃分為6個等級，涵蓋電網(wǎng)優(yōu)化、分布式能源、信息通信技術(shù)到市場運營等方面。所有目標將在2020年前后芫成，其中第一階段目標（優(yōu)化電網(wǎng)運營和使用）在2008 2012年芫成，解決分布式環(huán)境下電網(wǎng)的運營、安全和以市場為導(dǎo)向的能量流控制問題。曰本于2009年4月公布了“曰本發(fā)展戰(zhàn)略與經(jīng)濟長計劃”，其中包括了太陽能發(fā)電并網(wǎng)、未來曰本智能電網(wǎng)實證試驗、電動汽車快速充電裝置等與智能電網(wǎng)密切相關(guān)的內(nèi)容。曰本電氣事業(yè)聯(lián)合會在2009年7月表示，將全面開發(fā)“曰本版智能電網(wǎng)”韓國在2008年發(fā)布了“綠色能源工業(yè)策略”，推出了“韓國版智能電網(wǎng)”
　　設(shè)想。
　　在我國，2009年5月國家電網(wǎng)提出了我國智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃，將分3個階段推動我國智能電網(wǎng)的建設(shè)并計劃于2020年建成統(tǒng)一的智能電網(wǎng)；從電網(wǎng)本身安全穩(wěn)定、能源調(diào)度、用戶交互(each other)性、新型電力應(yīng)用等8個方面給出了我國未來智能電網(wǎng)的特征。華北電網(wǎng)于2009年4月公布了試點小區(qū)。南方電網(wǎng)2008年芫成了廣域阻尼控制系統(tǒng)，是世界首例已成功工程實施的廣域閉環(huán)智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于由同步相量測量單元了自適應(yīng)的廣域閉環(huán)控制。截至2009年我國在東北、華北、華中、江蘇、華東、河南、云南、責州、廣東、南網(wǎng)各處按入了1000多處PMU節(jié)點，建立了10多個WAMS中心站，基本覆蓋500kV變電站和主要發(fā)電廠，超過美國在該方面的進展。
　　高校方面也有多家單位正在開展智能電網(wǎng)的研究，如清華大學(xué)韓英鐸院士率領(lǐng)的團隊在廣域電網(wǎng)監(jiān)控方面取得了一定成果，解決了廣域阻尼控制工程中的關(guān)鍵技術(shù)問題，與四方集團合作提出了基于廣域信息的電力系統(tǒng)安全預(yù)警、防御和控制系統(tǒng)構(gòu)建方案。天津大學(xué)余貽鑫院士率領(lǐng)的團隊在分布式發(fā)電功能系統(tǒng)方面取得了一定的進展，提出了將太陽能、風(fēng)能、小型水能等分布式發(fā)電功能系統(tǒng)以微網(wǎng)形式接入大電網(wǎng)的技術(shù)思路，用于提高能量傳輸效率及電力傳輸穩(wěn)定性與可靠性，提高電能質(zhì)量降低成本。
　　總體來看，目前國外智能電網(wǎng)研究側(cè)重于分布式能源的接入和發(fā)電用電側(cè)的互動，我國智能電網(wǎng)的研究工作側(cè)重于大電網(wǎng)系統(tǒng)的信息獲取與穩(wěn)定控制，這與我國電力網(wǎng)絡(luò)耦合性強的特點有關(guān)。
　　3.2電網(wǎng)信息系統(tǒng)現(xiàn)狀及主要問題現(xiàn)有電網(wǎng)信息系統(tǒng)（電力二次系統(tǒng)）主要指電力調(diào)度自動化網(wǎng)絡(luò)及其構(gòu)成的能量管理系統(tǒng)EMS（EnergyManagementSystem）、配電網(wǎng)管理系統(tǒng)DMS（DistributionManagementSystem）和廣域監(jiān)控系統(tǒng)WAMS.能量管理系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集Acquisition）、自動發(fā)電控制系統(tǒng)AGC（AutomaticGamControl）及電力狀態(tài)估計系統(tǒng)等；配網(wǎng)管理系統(tǒng)主要包括配電自動化系統(tǒng)DAS（Dstrbuion InformationSystem）及需求側(cè)管理系統(tǒng)DSM（DemandSideManagement）等；而廣域監(jiān)控系統(tǒng)則由同步相角測量單元PMU構(gòu)成，實現(xiàn)對電網(wǎng)主要數(shù)據(jù)的實時采集。其中EMS和DMS系統(tǒng)均依賴于遠程控制單元RTU（RemoteTerminalUnit）及其構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)SCADA，其主要問題是數(shù)據(jù)采集時間過長，達到分秒級，無法滿足實時性要求高的應(yīng)用如電網(wǎng)廣域控制、能量調(diào)度等。WAMS 1期曹軍威等：智能電網(wǎng)倍息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究系統(tǒng)的響應(yīng)時間雖在百毫秒量級，但WAMS系統(tǒng)依賴于電力專網(wǎng)構(gòu)建，按入成本較高，目前國內(nèi)110kV電壓等級以下無PMU節(jié)點部署。此外，現(xiàn)有電網(wǎng)信息系統(tǒng)只針對發(fā)配電場站、大功率用電設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集和控制，無法獲取負荷的實時信息，能量調(diào)配還基于離線預(yù)測。這樣就造成了現(xiàn)有電力網(wǎng)絡(luò)面臨的4個主要問題：（1）電力系統(tǒng)重要參數(shù)隨機、時變、不可觀，造成電力系統(tǒng)預(yù)測和調(diào)度困難；（2）輸電線路的真正輸電極限未知，往往靠大保守度換取可靠性，造成線路利用度低；（3）對于遠距離輸電中的故障無法準確獲知故障信息，如故障地點和嚴重(serious)程度，往往采取試探辦法應(yīng)對故障，造成設(shè)備大量冗余；（4）電力系統(tǒng)有功無法存儲，無功無法動態(tài)平衡，負荷無法互動，熱備用造成浪費。
　　為了解決以上問題，需要加大量傳感設(shè)備，如智能電表、PMU單元等，而傳感設(shè)備的加意味著實時數(shù)據(jù)量的大，解決大數(shù)據(jù)量下的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時傳輸和處理則需要利用先進的信息、通信、網(wǎng)絡(luò)和計算技術(shù)，這正是智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)需要解決的問題。基于此，我們提出智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如下。
　　3.3智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)我們提出的智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圄2所示，主要包括智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施、智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)支撐平臺與智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)應(yīng)用體系三個部分。
　　智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)示意圖智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施主要指構(gòu)建智能電網(wǎng)的硬件基礎(chǔ)，而智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)支撐平臺主要指構(gòu)建智能電網(wǎng)的軟件基礎(chǔ)架構(gòu)，在此之上則是實現(xiàn)智能電網(wǎng)建設(shè)目標的各類應(yīng)用。下面將分別對上述三個平臺進行闡述。
　　4智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施是構(gòu)建智能電網(wǎng)的硬件基礎(chǔ)，包括電力系統(tǒng)的各主要環(huán)節(jié)及控制、量測設(shè)備以及通信網(wǎng)絡(luò)。
　　4 1電力系統(tǒng)(system)控制和量測設(shè)備首先簡單介紹電力系統(tǒng)的組成，電力系統(tǒng)主要由發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度6個部分構(gòu)成。發(fā)電環(huán)節(jié)包括傳統(tǒng)的水電、火電及新的核能、風(fēng)能、太陽能發(fā)電，針對發(fā)電環(huán)節(jié)的控制主要有面向發(fā)電機的頻率調(diào)節(jié)、電壓幅值調(diào)節(jié)、同步相位及有功無功功率調(diào)節(jié)，發(fā)電機的輸出電壓一般在1135kV范圍內(nèi)。輸電環(huán)節(jié)將電網(wǎng)系統(tǒng)中的主要發(fā)電機和負荷中心連接在一起，構(gòu)成電網(wǎng)系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡(luò)，通常運行在最高電壓等級（如220kV以上）。常用的輸電技術(shù)有高壓直流輸電和柔性交流輸電。變電環(huán)節(jié)芫成電力的二次分配過程，連接變電站和配電站，一些大型工業(yè)負荷可能會直接接入變電系統(tǒng)。
　　變電系統(tǒng)的電壓等級一般在69138kV之間通過對于變電站的變壓比和無功補償設(shè)備，電網(wǎng)系統(tǒng)可以對電網(wǎng)的無功功率和電壓進行控制。配電環(huán)節(jié)最絡(luò)芫成電能到個人用戶之間的轉(zhuǎn)換，配電系統(tǒng)分為一次配電系統(tǒng)和二次配電系統(tǒng)，一次配電系統(tǒng)主要供應(yīng)小型工業(yè)用電，電壓等級在434二次配電系統(tǒng)則用于居民和企業(yè)用電，電壓等級在120240V之間。
　　電力系統(tǒng)量測設(shè)備是構(gòu)建智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，智能電網(wǎng)的實現(xiàn)依賴于傳感器的應(yīng)用和部署，目前智能電網(wǎng)中的傳感器包括電網(wǎng)運行維護(maintain)量測系統(tǒng)和個人用戶量測系統(tǒng)兩類。其中電網(wǎng)運行維護量測系統(tǒng)主要用于采集電力系統(tǒng)單元如輸配電線、電廠、電動機側(cè)的電氣信息，常用的如SCADA系統(tǒng)的遠程絡(luò)端裝置RTU和WAMS系統(tǒng)中的PMU.RTU單元具有量測、通信、控制等多種功能，該量測單元被廣泛應(yīng)用于能量管理系統(tǒng)（EMS）中，但其主要不足是數(shù)據(jù)采樣頻率較低，無法及時獲取電網(wǎng)運行的動態(tài)信息；各RTU單元無同步時鐘，獲取到的數(shù)據(jù)不同步。相對于RTU單元，PMU加了相角測量(cè liáng)；具備GPS授時單元，測量精度更高；同時測量頻率更高，在幾十毫秒量級。而個人用戶量測系統(tǒng)主要用于測量個人電力使用情況，如智能電表。智能電表（SmartMeter）的主要功能在于通過獲取用戶各項不同用電設(shè)備的用電數(shù)據(jù)，并結(jié)合電網(wǎng)運行的情況進行分析，給用戶提供省電節(jié)能的建議，信息流雙向傳遞。智能電表應(yīng)該具有如下功能：雙向通信；自動數(shù)據(jù)采集；斷電管理；動態(tài)計費管理；需求響應(yīng)用于負載控制。
　　目前，在智能電表研制領(lǐng)域，存在兩種主要思路：（1）采用多個采集設(shè)備直接對用電器的數(shù)據(jù)進行采集；2）采用一個采集設(shè)備采集數(shù)據(jù)，再用分類算法對數(shù)據(jù)進行辨識。其中第1種思路的缺陷在于每個電器都需要安裝傳感設(shè)備，費用較高，部分用電器安裝困難且需要額外的通信協(xié)議及設(shè)備對數(shù)據(jù)采集進行支持。相對而言，第2種思路的成本較低，主要基于模式識別算法對用電器的用電特征進行分類，從而分析得出不同用電器的用電情況。對于第2種方法，利用傳感器獲取哪類數(shù)據(jù)變得至關(guān)重要，因為特征的選取對于模式識別算法的效率的影響很大。目前，已有的設(shè)計如表1測量方案優(yōu)點缺點有功功率及無功功率大功率電器特征相差較大，利于區(qū)分（1）不適于小功率電器（2）相似電器沒有辦法區(qū)分（3）實現(xiàn)復(fù)雜，需同時測用功和無功功率電流大小及啟動特征設(shè)計簡單；容易區(qū)分相似電器（1）對大電流電器測量不準確（2）需要專業(yè)人員安裝瞬時電壓噪聲特征（1）安裝便利，任意插座都可用于安裝（）可以用于區(qū)分同類電器（1）每一個用戶需要重新訓(xùn)練（2）需要高采用率（MHz以上）測量連續(xù)高頻電壓特征需要較高的采樣頻率（50電力控制設(shè)備是實現(xiàn)智能電網(wǎng)目標的載體，電網(wǎng)系統(tǒng)的主要工作參數(shù)是頻率、電壓、相位、有功功率、無功功率。為實現(xiàn)對以上參數(shù)的控制，電網(wǎng)系統(tǒng)的控制對象包括各級發(fā)電單元、輸變電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)。主要控制設(shè)備有RTU單元及各種智能電子設(shè)備（IntelligentElectronicDevice，IED）。
　　4.2電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)是智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。智能電網(wǎng)中的廣域量測系統(tǒng)WAM
　　S、廣域保護系統(tǒng)WAPS（WideAreaProtectionSystem）、廣域控制系統(tǒng)WACS（WideAreaControlSystem）等都依賴于通信構(gòu)架。由于電網(wǎng)系統(tǒng)存在多樣性和分散性的特點，目前電網(wǎng)系統(tǒng)尚無統(tǒng)一的體系構(gòu)架。綜合考慮智能電網(wǎng)目前的組網(wǎng)方式及未來的應(yīng)用需求，我們認為智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)體系自底向上的構(gòu)架圄如圄3所示。
　　智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按照智能電網(wǎng)底層量測單元的不同，智能電網(wǎng)通信組網(wǎng)也可以看成兩部分：1）由電網(wǎng)狀態(tài)量測單元PM
　　U、RTU構(gòu)成的電力狀態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)特點為局域范圍內(nèi)節(jié)點數(shù)量較少。（2）由個人用戶量測單元構(gòu)成的信息網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)的特點是節(jié)點數(shù)量大，可擴展性要求高。
　　4 2.1個人用戶網(wǎng)絡(luò)個人用戶量測單元往往先通過局域網(wǎng)進行連接，再接入廣域網(wǎng)。由智能電表連接組成的局域網(wǎng)包括家庭局域網(wǎng)HAN（HomeAreaNetwork）和可用的組網(wǎng)方式有無線網(wǎng)絡(luò)和競頻電力線傳輸BPL（BroadbandoverPowerLine）網(wǎng)絡(luò)。其中利用無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建智能電網(wǎng)個人用戶局域網(wǎng)已有成型的協(xié)議，已有標準包括Zgbee
　　①協(xié)議和OpenHAN協(xié)議。上述兩種協(xié)議均運行于IEEE80
　　2. 15.4無線網(wǎng)絡(luò)標準基礎(chǔ)之上。Zgbee協(xié)議是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一種常用組網(wǎng)技術(shù)，多用于低速短距離無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，給出了一種基于Zgbee構(gòu)建個人用戶局域網(wǎng)的方案。OpenHAN則是針對家庭電力系統(tǒng)專□設(shè)計的一種無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)協(xié)議，2008年由開放智能電網(wǎng)用戶組OSGUG（OpenSmartGridUsersGroup）發(fā)布了第1版組網(wǎng)需求說明文檔并于2010年進行了修訂。構(gòu)建個人用戶局域網(wǎng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)有星型網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀（mesh）網(wǎng)絡(luò)兩種。其中星型網(wǎng)絡(luò)的主要缺點是中央節(jié)點負擔重，存在單點失效問題；而網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)多見于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架，由于其較好的自愈特性，實際也多采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建1期曹軍威等：智能電網(wǎng)倍息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究個人用戶電力信息網(wǎng)，但臨近集中節(jié)點（AccessPmnt）的節(jié)點是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。
　　42.2電力主干通信網(wǎng)智能電網(wǎng)主干通信網(wǎng)組網(wǎng)方式可以分為兩類，第1類是電力網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的構(gòu)架方式，即通信載體本身是電力網(wǎng)絡(luò)中的元素，包括基于GroundWre）及全介質(zhì)自承式架空光纜ADSS（A11DielectricSelfSupporting）。第2類是智能電網(wǎng)信息網(wǎng)的構(gòu)架與電力網(wǎng)絡(luò)分離，即采用額外的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架電力系統(tǒng)信息網(wǎng)。而這種模式下也存在不同的信息網(wǎng)構(gòu)架方式，大致可以分為3種，即采用光纖、無線信號及租用帶競。目前比較通用的做法是主干網(wǎng)絡(luò)采用光纖搭建(指搭蓋、建立)，邊緣網(wǎng)絡(luò)利用無線方式進行傳輸。
　　采用電力網(wǎng)絡(luò)元素構(gòu)建信息網(wǎng)的模式有利于節(jié)約成本，但容易造成電力系統(tǒng)和信息系統(tǒng)互相耦合，電力網(wǎng)絡(luò)的故障將導(dǎo)致信息網(wǎng)絡(luò)的故障。而分離模式則可以解決上述問題，使智能(intelligence)電網(wǎng)信息網(wǎng)構(gòu)架更加自由，但分離模式下信息網(wǎng)必須另外選擇傳輸載體，需要在成本和傳輸性能上進行平衡。特別是電力系統(tǒng)設(shè)備分布范圍廣，一些偏遠地區(qū)不具備構(gòu)架光纖或無線網(wǎng)絡(luò)的條件，需要額外的傳輸方式，已有方案比如基于認知無線電CRCCogmtveRado）的傳輸構(gòu)架模型，認知無線電的好處在于能從特定區(qū)域的頻段中找出適合通信的空白頻諳，在不影響已有通信系統(tǒng)的前提下利用傳輸帶競。IEEE80
　　2. 22協(xié)議定義了空白頻諳搜尋方式。目前802.22協(xié)議已經(jīng)在電視頻(Video)諳中得到了部署，通過CR技術(shù)利用電視空白帶競，因此可用于在偏遠地區(qū)構(gòu)架信息網(wǎng)絡(luò)。
　　已有的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議包括IEC60870、IEC61850及IEC61970協(xié)議組，由于上述協(xié)議組主要針對不同類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)而構(gòu)建，因此本節(jié)不做描述，在第6節(jié)中再進行說明。
　　42.3智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)(The internet)主要指標智能電網(wǎng)通信網(wǎng)構(gòu)建最主要的兩個指標是網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)延時。不同的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方式必然導(dǎo)致不同網(wǎng)絡(luò)特性，如何選取智能電網(wǎng)通信網(wǎng)的構(gòu)建方案是智能電網(wǎng)研究領(lǐng)域的一大重要問題。
　　探討智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)延時及穩(wěn)定性問題有兩個思路：（1）從網(wǎng)絡(luò)拓撲及協(xié)議本身的角度出發(fā)進行研究，如研究了在分離信息網(wǎng)構(gòu)架模式下采用專用帶競和共享帶競的網(wǎng)絡(luò)性能及其影響因素；2）從信息論的角度出發(fā)研究智能電網(wǎng)的傳輸性能，如針對智能電網(wǎng)無線通信所需的信道容量以保證安全通信的需求的分析。在網(wǎng)絡(luò)性能分析的基礎(chǔ)上，考慮電力系統(tǒng)通信延時對控制性能的影響則是網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)需要解決的問題，但目前的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)通常針對單一網(wǎng)絡(luò)進行分析，不具有推廣性。
　　前文提到，目前電力信息網(wǎng)絡(luò)通常采用專網(wǎng)搭建(指搭蓋、建立)，但由于專用帶競部署的成本制約，專用帶競往往不能很大，而在這種情況下采用共享帶競模型往往能獲得更大的信道容量，也即意味著更好的傳輸延時性能，但問題在于共享帶競模型下延時的穩(wěn)定性受網(wǎng)絡(luò)條件的影響較大，如果背景噪聲比例高，則網(wǎng)絡(luò)延時和包都會迅速上升。基于TCP/IP搭建了智能電網(wǎng)WAMS和WAMC模型，并分析了在共享帶競模式下加入背景噪聲和QoS機制后的網(wǎng)絡(luò)延時和包情況。同時還針對共享帶競模型下不同帶競的情況進行了比較。目前我國智能電網(wǎng)采用的是專網(wǎng)構(gòu)建模式，但由于成本限制，僅限于220kV及以上電壓等級。如何在共享帶競網(wǎng)絡(luò)情況下保證傳輸?shù)膶崟r性和穩(wěn)定性將是一個難點。
　　而對于個人用戶量測網(wǎng)絡(luò)來說，其特點是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量大，但單個節(jié)點的數(shù)據(jù)量有限，此外網(wǎng)絡(luò)多采用無線（wireless)方式構(gòu)建，如何收集這些數(shù)據(jù)并保證數(shù)據(jù)的實時性是智能電網(wǎng)需要解決的問題。針對個人用戶量測系統(tǒng)提出了一種基于壓縮傳感技術(shù)的智能電表量測系統(tǒng)模型，采用無線接入的方法，討另一方面，隨著廣域監(jiān)控節(jié)點的逐漸多，已有的電力信息網(wǎng)絡(luò)逐漸無法滿足系統(tǒng)需求，同時大數(shù)據(jù)量對帶競造成的壓力還容易造成時延的加。如果能對電力系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)本身作壓縮，則可以降低系統(tǒng)對帶競的需求。針對電網(wǎng)運行維護量測系統(tǒng)提出了一種基于矩陣奇異值分解的量測系統(tǒng)模型。通過分析電網(wǎng)連接的耦合程度來判斷哪些數(shù)據(jù)是需要在區(qū)域之間進行傳輸?shù)模瑥亩档土诵枰獋鬏敂?shù)據(jù)的大小。
　　智能電網(wǎng)通信傳輸與傳統(tǒng)信息傳輸?shù)闹饕獏^(qū)別在于系統(tǒng)的動態(tài)性較強，智能電網(wǎng)通信難點在于其對網(wǎng)絡(luò)延時大小及時延的穩(wěn)定性要求較高。傳統(tǒng)電網(wǎng)通信控制系統(tǒng)如SCADA系統(tǒng)面臨的主要問題就在于延時過大，如何根據(jù)物理條件的限制在成本和性能之間進行平衡，也是未來智能電網(wǎng)研究的主計算機學(xué)報要難點。除此之外，如何保證智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)信道的保密性和安全性也是一個待解決問題。
　　424智能電網(wǎng)上層應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)隨著分布式發(fā)電和儲能技術(shù)的推廣，從電能供應(yīng)和使用的層面來看，電網(wǎng)的自組織特性會加強，在局域范圍內(nèi)電網(wǎng)表現(xiàn)出自產(chǎn)自銷的特點。比如未來用戶使用的電能可能一部分來自大電網(wǎng)的供給，而另一部分來自其附近的新能源產(chǎn)生的電力。這種模式下傳輸和配電的損耗將降低，且有助于減輕大電網(wǎng)的負載。而這種自組織的電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)模型與內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)CDN（ContentDeliveryNetwork）一致，電網(wǎng)中也可能產(chǎn)生類似于互聯(lián)網(wǎng)Cache和P2P的電力供應(yīng)模式，即通過混合動力汽車PHEV（PlugrinHybridElectricVehicle）和電動汽車EV來充當Cache，在2004年便有類似的想法被提出。本文認為智能電網(wǎng)上層應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)可利用覆蓋網(wǎng)技術(shù)及信息中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行構(gòu)建。）是基于當前TCP/IP架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)通信的一種虛擬網(wǎng)絡(luò)。它通過在現(xiàn)有通信基礎(chǔ)框架上部署一組節(jié)點，改善TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的通信可靠性與服勞質(zhì)量。覆蓋網(wǎng)可針對智能電網(wǎng)應(yīng)用的多樣性提供網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)支撐。例如微網(wǎng)系統(tǒng)中的發(fā)電負載平衡問題便可利用P2P模型解決。借助P2P技術(shù)在分布式資源發(fā)現(xiàn)方面的算法，系統(tǒng)可以較快獲取各節(jié)點用電和發(fā)電的數(shù)據(jù)，從而進行調(diào)配。如果在節(jié)點描述中加入地址等地域信息，系統(tǒng)還可根據(jù)就近供給的原則，減少輸電損耗。描繪(trace)了一種基于代理的微網(wǎng)輸配電調(diào)配模型。除此之外，P2P技術(shù)在電力計價系統(tǒng)、智能保護系統(tǒng)、智能卸負荷等多個方面均可得到應(yīng)用。覆蓋網(wǎng)技術(shù)還可用于提高智能電網(wǎng)的安全性能和時延性能。通過設(shè)置安全集線器（hub），數(shù)據(jù)集中器可以通過認證等方式選取安全數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。且采用覆蓋網(wǎng)技術(shù)有助于提高網(wǎng)絡(luò)整體的可靠性，不宜產(chǎn)生單點失效問題。
　　（InformationCentricNetwor-kmg，ICN）是當前未來互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)研究的重要成果之一，基本思想是將信息對象與絡(luò)端位置剝離，通過(tōng guò)發(fā)布/訂閱范重要作用，以其為基礎(chǔ)的預(yù)警分析的應(yīng)用、在通信及安全上面對的挑戰(zhàn)。此外，電網(wǎng)狀態(tài)量測往往針對大型電網(wǎng)組件或負荷，局域范圍內(nèi)數(shù)量相對有限且量測單元的性能較高，但系統(tǒng)往往采用集中式的管理模式，所以導(dǎo)致系統(tǒng)中心節(jié)點負荷過大，帶競制約因素明顯。
　　自20世紀90年代起，智能抄表設(shè)備（AMR）逐漸開始應(yīng)用試點，但AMR僅僅芫成了數(shù)據(jù)的遠程獲取和計費功能，并不具備對用戶用電行為進行調(diào)控的功能，信息(information)流單向傳遞。而由智能電表SM（SmartMeter）構(gòu)成的高級量測體系A(chǔ)MI（AdvancedMeteringInfrastructure）則可實現(xiàn)信息流的雙向傳遞，智能電表及AMI體系是構(gòu)建智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。相對于電網(wǎng)狀態(tài)量測，個人量測系統(tǒng)表現(xiàn)為在小區(qū)域范圍內(nèi)數(shù)量大，可擴展性要求高；同時對數(shù)據(jù)的實時性和安全性有要求。
　　智能電網(wǎng)量測系統(tǒng)是智能電網(wǎng)實現(xiàn)的基礎(chǔ)，實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的采集功能。現(xiàn)有的量測系統(tǒng)包括SCADA系統(tǒng)、WAMS系統(tǒng)和AMI系統(tǒng)三類。其中SCADA系統(tǒng)和WAMS系統(tǒng)芫成對電力狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集而AMI芫成對個人用戶數(shù)據(jù)的采集。SCA-DA系統(tǒng)實時性不強，正逐步被WAMS系統(tǒng)替代，而AMI目前還處在發(fā)展中，尚未形成成形方案。另一方面，智能電網(wǎng)量測系統(tǒng)作用的發(fā)揮依賴于數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)。下面將對智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)表示與存儲構(gòu)架進行分析。
　　5.2數(shù)據(jù)表示與存儲系統(tǒng)52.1智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)表示由于電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備是由多個不同的廠家共同生產(chǎn)的，如何描述電網(wǎng)系統(tǒng)本身并且統(tǒng)一管理這些異構(gòu)設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)信息網(wǎng)的關(guān)鍵之一。電網(wǎng)系統(tǒng)的表示包括電力系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)的命名、數(shù)據(jù)的定義、設(shè)備的描述、設(shè)備間關(guān)聯(lián)關(guān)系的表述、通信模型的表述等多方方面內(nèi)容。同樣，智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)表示可以劃分為電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)表示和個人用戶數(shù)據(jù)表示兩類，如圄5所示（圄中與PM
　　U、RTU相連模型為電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)表示模型；與SmartMeter相連模型為個人用戶數(shù)據(jù)表示模型）智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)表示模型目前，電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)描述已有的常用模型標準包括IEC60870協(xié)議組
　　①、IEC61850協(xié)議組
　　②、IEC61970協(xié)議組
　　③以及正在制定的IEC61968協(xié)議組
　　④。其中IEC60870協(xié)議組是較早（19901995年）制定的電力系統(tǒng)自動化協(xié)議組，其通信模型和數(shù)據(jù)模型適用于采用專用通信線路搭建的點對點通信網(wǎng)絡(luò)，目前正在逐步被替換。IEC61850協(xié)議組是描述變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)標準體系的協(xié)議組，于1999年發(fā)布。協(xié)議采用了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)建模方法，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的自我描述，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)自己帶有說明文件，使得數(shù)據(jù)傳輸時不需要再實現(xiàn)進行規(guī)約和轉(zhuǎn)換，從而具備了面向服勞的特點，而IEC60870協(xié)議組下數(shù)據(jù)傳輸時需要收發(fā)雙方事先對數(shù)據(jù)庫進行規(guī)約IEC61970協(xié)議組及IEC61968協(xié)議組均針對電網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)，其中IEC61970協(xié)議組主要面向EMS（能量管理系統(tǒng)）。而IEC61968主要面向DMS（配電管理系統(tǒng)），上述兩個協(xié)議組均采用了通用信息模型CIM.CIM模型也是采用面向?qū)ο蟮姆椒枋鲭娋W(wǎng)模型及其數(shù)據(jù)，可用UML圖來表示電力系統(tǒng)組件間的繼承、連接關(guān)系及資源屬計算機學(xué)報性，同時CIM模型還定義了CIM/XML文件，使得CIM模型可通過XML進行傳遞，這樣不同的應(yīng)用系統(tǒng)就可以直接相互通信，因此CIM模型可用于電力系統(tǒng)的應(yīng)用集成。同時，CIM還具有元數(shù)據(jù)描述管理的功能，可用于電網(wǎng)數(shù)據(jù)倉庫的建立。采用CIM模型對電力系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)進行建模是構(gòu)建智能電網(wǎng)信息網(wǎng)的趨勢，均提出了基于CIM模型的智能電網(wǎng)信息共享平臺設(shè)計方案。
　　就以智能電表為單元的個人用戶數(shù)據(jù)而言，已有數(shù)據(jù)模型有DLMS/COSEM模型，其對應(yīng)的國際標準為IEC62056協(xié)議組
　　①。DLMS對智能(intelligence)電表數(shù)據(jù)的讀取、計費和負載控制進行了規(guī)約，COSEM涵蓋了DLMS規(guī)約的傳輸與用戶層規(guī)范。
　　5.2.2智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲模型智能電網(wǎng)具有可靠性要求高和數(shù)據(jù)海量的特點，這要求智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲必須設(shè)置必要的冗余和備份機制；同時電網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲模型必須滿足快速查找和處理要求；而由于智能電網(wǎng)應(yīng)用多樣，不同應(yīng)用實時性要求也不相同，由此智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)存儲也可分為在線數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)兩種模式(pattern)。
　　目前主要有4種智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲方案：第1類方案為多個數(shù)據(jù)集中器，單一控制處理節(jié)點加上利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫的集中存儲。其中每個數(shù)據(jù)集中器負責從一定數(shù)量的量測設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)。目前我國電網(wǎng)系統(tǒng)中的廣域控制模型與之類似；第2類方案與第1類方案類似，但將集中式存儲拆分為分布式數(shù)據(jù)庫存(in stock)儲。第3類方案取消了利用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的存儲模式，提出了基于XML的〈關(guān)鍵字，值〉模型，并且采用類似MapReduce的算法對數(shù)據(jù)庫進行操作；第4類方案采用分布式文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫結(jié)合的方式存儲數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)庫中存儲的不是原始的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，而是數(shù)據(jù)的索引，原始數(shù)據(jù)以文件的形式存在于數(shù)據(jù)集中節(jié)點上，該方式類似于搜索引擎對網(wǎng)頁的搜索。結(jié)合智能電網(wǎng)中家庭電力數(shù)據(jù)的存儲和賬單計算這一應(yīng)用對上述4類方案的并發(fā)處理能力和處理時間進行了仿真并給出了結(jié)以及針對家庭月賬單的計算時間。結(jié)果表明方案3的可擴展性較差而方案4的處理時間較長，方案1和方案2類似。
　　另一方面，由于智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用類型數(shù)量不可預(yù)期，容易造成數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理的困難。將智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)抽象為歷史模式、實時模式和未來模式進行建模，而不是按照應(yīng)用類型對數(shù)據(jù)存儲進行建模管理。其中實時數(shù)據(jù)管理主要針對實時數(shù)據(jù)分析(Data Analysis)的需求，利用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫進行存儲。歷史模式主要針對歷史數(shù)據(jù)的存儲、查找，采用時序數(shù)據(jù)庫進行存儲。而未來模式主要用于存儲未來的可能發(fā)生的設(shè)備的變化，例如加發(fā)電機等。在此基礎(chǔ)上，上層應(yīng)用可以按需獲取和管理異構(gòu)數(shù)據(jù)庫，從而解決異構(gòu)數(shù)據(jù)模型的管理問題。此外，還有探討在量測系統(tǒng)AMI和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)DMS（DataManagementSystem）之間構(gòu)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)集成中間層MDI（MeterDataIntegration：59.從而使得AMI系統(tǒng)和DMS系統(tǒng)之間得到解耦，用于解決由于數(shù)據(jù)模型和通信協(xié)議的異構(gòu)性造成數(shù)據(jù)存儲和管理的困難。
　　數(shù)據(jù)存儲模型選取的不同將導(dǎo)致查找、獲取和數(shù)據(jù)處理模式的不同，同時也會引起系統(tǒng)(system)響應(yīng)時間的區(qū)別，如何為智能電網(wǎng)選取合適的存儲模型，將是未來智能電網(wǎng)研究中的一個重要方向。
　　5.2.3基于云計算的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲從系統(tǒng)實現(xiàn)上來看，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的搭建依賴于云計算平臺，云計算平臺為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了計算和存儲資源作為物聯(lián)網(wǎng)的一個典型實例，云計算技術(shù)與智能電網(wǎng)的結(jié)合是必然趨勢。如提出了基于云模型的數(shù)據(jù)管理和處理模型，將智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)分布式存儲在電網(wǎng)的各個節(jié)點，然后以服勞的形式將數(shù)據(jù)提供出來供應(yīng)用訪問獲取。云存儲有助于解決智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲的海量性和可靠性問題。
　　OpenPDC是目前已經(jīng)按入運行的一個智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其實現(xiàn)基于開源平臺Hadoop.該系統(tǒng)應(yīng)用對象為時間序列數(shù)據(jù)流，即數(shù)據(jù)源為經(jīng)過GPS授時的數(shù)據(jù)流。應(yīng)用背景即為智能電網(wǎng)中的WAMS系統(tǒng)，由于WAMS系統(tǒng)的采樣頻率為每秒30次，當WAMS系統(tǒng)的子單元PMU數(shù)量加時，會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。目前該項目管理了北美東部約120個PMU的數(shù)據(jù)信息，平均數(shù)據(jù)量約為每小時1.5GB.截至2009年我國僅在220kV電壓等級以上電力(electricity)系統(tǒng)部署的PMU單元個數(shù)已經(jīng)達到1000以上，再考慮個人用戶實時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，可以預(yù)見未來智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)量是非常巨大的。在這種背景下，集中的數(shù)據(jù)存儲模式(pattern)將對網(wǎng)絡(luò)造成巨大的壓力，采用分布式存儲成為一種必然。同時由于電網(wǎng)穩(wěn)定性的要求，數(shù)據(jù)本身存在冗余備份的需求。云計算平臺的分布式文件系統(tǒng)可以為此提供解決方案，且有助于提高電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性。
　　1期曹軍威等：智能電網(wǎng)倍息系統(tǒng)(system)體系結(jié)構(gòu)研究如何將云存儲應(yīng)用于智能電網(wǎng)還存在不少問題尚待解決。首先，雖然已有提及未來電網(wǎng)的存儲模型，但尚無較成熟的方案，數(shù)據(jù)（data)采用數(shù)據(jù)庫存儲還是以文件形式存儲仍有爭議。其次，由于電網(wǎng)系統(tǒng)存在多樣性的特點，不同量測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式并不統(tǒng)一，例如不同廠家的RTU數(shù)據(jù)格式都不相同，如何構(gòu)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的問題也需要解決。此外，失去時效性的大量數(shù)據(jù)需要遷移備份，并且這種遷移是頻繁發(fā)生的，這種情況下保證存儲系統(tǒng)的運行效率成為難點。此外某些應(yīng)用對于電網(wǎng)數(shù)據(jù)的獲取有時間限制，分布式文件系統(tǒng)的查找效率無法滿足其需求。
　　總體來看，盡管云計算的分布式存儲平臺和并行處理模型適合未來智能(intelligence)電網(wǎng)分散性、可靠性、安全性和數(shù)據(jù)海量性的需求，但依然存在應(yīng)用障礙。
　　5.3分析與決策系統(tǒng)智能電網(wǎng)按入實際運行后，面臨的另一個巨大挑戰(zhàn)就是海量數(shù)據(jù)的處理能力。昆山空壓機維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設(shè)計不合理造成的。并非所有機頭都按這個時間進行，如果保養(yǎng)好的可以延后，保養(yǎng)差的則需要提前。 由于智能電網(wǎng)既要滿足個人絡(luò)端用戶與電網(wǎng)系統(tǒng)的交互需求，也要滿足電網(wǎng)控制系統(tǒng)對電網(wǎng)穩(wěn)定性的控制需求，未來智能電網(wǎng)中有兩大類應(yīng)用需要海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)的支撐。第一類是智能電網(wǎng)穩(wěn)定運行監(jiān)控系統(tǒng)，它根據(jù)量測系統(tǒng)獲取到的數(shù)據(jù)進行動態(tài)安全評估DSA（DynamicSecurityAssessment），保證電網(wǎng)運行穩(wěn)定，以及電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后恢復(fù)系統(tǒng)。第二類是智能銷售和消費系統(tǒng)，它通過實時電價自動平衡電能的供應(yīng)和消耗，如微軟開發(fā)的Google的PowerMeter系統(tǒng)
　　②該類應(yīng)用多與微網(wǎng)系統(tǒng)相結(jié)合，考慮新能源如風(fēng)能、太陽能接入后分散發(fā)電資源的利用問題。此外，考慮智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)的海量性，智能電網(wǎng)分析決策系統(tǒng)與云計算技術(shù)的結(jié)合是未來趨勢（trend)，因此本文認為未來智能電網(wǎng)分析決策系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圄6所示。
　　智能(intelligence)電網(wǎng)分析決策系統(tǒng)5 31智能電網(wǎng)分析決策需求對于第一類應(yīng)用，第一是要解決電網(wǎng)穩(wěn)定性的判定問題電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分為靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定兩類，其中暫態(tài)穩(wěn)定描述的是電網(wǎng)出現(xiàn)大擾動后的魯棒性，比如出現(xiàn)短路故障、短線以及發(fā)電機突然摔負荷等等，如2003年美加大停電事故已有的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定評估方法（TSA）可以分為兩大類，一類是基于數(shù)學(xué)模型(model)的方法，包括時域仿真法，即通過建立電力系統(tǒng)各元件的微分方程，再通過數(shù)值方法求解各狀態(tài)量的時間特性；基于Lyap穩(wěn)定判據(jù)的能量函數(shù)法、擴展等面積法以及動態(tài)安全域法。昆山空壓機維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設(shè)計不合理造成的。并非所有機頭都按這個時間進行，如果保養(yǎng)好的可以延后，保養(yǎng)差的則需要提前。 另一類是基于數(shù)據(jù)本身的模式識別方法，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機、遺傳算法等多種方法。其中第一類方法面臨兩個主要困難：一是實際電力系統(tǒng)規(guī)模很大，往往最后變成幾干階的微分方程求解，無法滿足實時性要求；另一方面，由于電力負荷模型本身就是不可知的，現(xiàn)有分析方法往往采用估計和經(jīng)驗的方法給定負荷的參數(shù)(parameter)，不精確，如何對電網(wǎng)負荷參數(shù)進行在線辨識也是未來智能電網(wǎng)亟需解決的問題。而第二類方法同樣面臨當系統(tǒng)規(guī)模較大時，數(shù)據(jù)集數(shù)量過大的問題，如何進行特征選取和壓縮目前尚無統(tǒng)一的模式。另一方面，在獲取到電網(wǎng)故障信息后，如何迅速重新配置電網(wǎng)結(jié)構(gòu)使電網(wǎng)系統(tǒng)重歸穩(wěn)態(tài)是第二個需要解決的問題。已有的方法包括啟發(fā)式算法、專家系統(tǒng)、數(shù)值計算、軟件仿真及多級代理等。其中除多級代理之外的系統(tǒng)均基于集中式架構(gòu)建立，當系統(tǒng)規(guī)模較大時會出現(xiàn)計算瓶頸。
　　通過智能電表獲取到用戶用電數(shù)據(jù)后，智能電網(wǎng)的另一項功能是對用戶用電行為進行預(yù)測和建議，充分利用分布式能源發(fā)電能力，并通過電力使用時間(time)的遷移降低峰值使用時間段電力系統(tǒng)壓力，進而提高電力系統(tǒng)運行效率。其核心思想是利用實時電價調(diào)節(jié)用戶行為。該類應(yīng)用通常分三步實現(xiàn)：（1）根據(jù)用戶數(shù)據(jù)構(gòu)建行為模型并進行預(yù)測。
　　（2）中心處理單元獲取用戶數(shù)據(jù)進行全局優(yōu)化（屬于多目標優(yōu)化問題），例如對于單個用戶來說優(yōu)化目標是最小費用，而對于電力系統(tǒng)來說優(yōu)化目標是電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和效率。
　　（3）實時控制系統(tǒng)控制電器開關(guān)已有的實現(xiàn)方案多基于多級代理（agentbased），計算機學(xué)報每級代理進行出價（需要/發(fā)出的總電力及價格），再逐級匯總由最高級代理進行優(yōu)化，如給出的實時定價算法就是這樣一種方法。結(jié)合電冰箱的用電控制實例進行了說明。據(jù)，該類優(yōu)化問題屬于NP芫全問題，因此多采用啟發(fā)式算法求解。此外，如不考慮用戶向電網(wǎng)中送電的問題，則可以利用線性規(guī)劃方法求解。
　　5 32基于云計算的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理由于電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模大、節(jié)點多，特別是智能電表得到的數(shù)據(jù)需要實時規(guī)劃和調(diào)度，這需要大量的計算資源進行分析處理，智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理與云計算技術(shù)的結(jié)合成為必然。
　　已有研究工作探討智能電網(wǎng)與云計算技術(shù)的結(jié)合，如將云計算的分布式數(shù)據(jù)存儲模型和并行處理模型用于存儲電網(wǎng)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)子集進行并行處理再匯總處理結(jié)果。上文提到的Hohm系統(tǒng)就是基于云計算平臺的不足之處在于其處理算法要求數(shù)據(jù)子集之間互不相關(guān)，每個數(shù)據(jù)子集可以獨立進行運算處理，智能電網(wǎng)中的某些應(yīng)用符合這種運算模式，比如實時電價計算。但還存在一類應(yīng)用，需要跨區(qū)域的數(shù)據(jù)分析才能給出結(jié)果，數(shù)據(jù)子集之間不能解耦，如調(diào)度、發(fā)電負荷平衡(balance)、電網(wǎng)應(yīng)急報警。這種情況下簡單的云計算模型并不能進行處理。電網(wǎng)的物理特性是系統(tǒng)本身的關(guān)聯(lián)性較強（電力系統(tǒng)之間存在電氣連接），也即意味著數(shù)據(jù)存在關(guān)聯(lián)性，是否可以改進并行算法，降低傳輸和計算的資源消耗，是未來智能電網(wǎng)研究的一個方向，如前文提到的通過分析電網(wǎng)連接的耦合層度來降低數(shù)據(jù)傳輸量。此外，如何在松耦合系統(tǒng)模型下保證系統(tǒng)處理性能，滿足處理時限要求，也是難點。
　　5.4控制與執(zhí)行系統(tǒng)智能電網(wǎng)包括電能的發(fā)、輸、變、配、用等5個環(huán)節(jié)以及分布式新能源的接入和使用，所以其控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)的廠站式控制系統(tǒng)上加入了額外（extra)的分布式頻率、功率、電壓、相位、負荷是電力系統(tǒng)的主要參數(shù)，電網(wǎng)系統(tǒng)頻率下降、電壓下降、發(fā)電機失效、過負荷都會造成電力系統(tǒng)事故甚至崩潰。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)控制主要針對以上參數(shù)進行調(diào)控，具體包括穩(wěn)定控制、電壓及無功功率控制、頻率及有功功率控制、配電網(wǎng)控制、柔性交流輸電控制，在新能源大量引入后，分布式能源如何與傳統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)合是未來智智能控制執(zhí)行系統(tǒng)能電網(wǎng)需要解決的重點問題，因為新能源接入往往會給電網(wǎng)帶來新的安全穩(wěn)定問題。在電壓及無功功率控制方面，已有算法包括優(yōu)化問題求解的梯度類算法、牛頓法、二次規(guī)劃法、線性規(guī)劃法以及模擬退火算法、遺傳算法、蟻群算法及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多種方法。頻率及功率控制方面，已有算法包括經(jīng)典的IP控制、魯棒控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法及線性規(guī)劃法等。而配電網(wǎng)控制方面，已有算法包括整數(shù)規(guī)劃法、分支定界法、混合整數(shù)法、人工智能和啟發(fā)式算法以及基于多代理系統(tǒng)的方法。柔性交流輸電控制主要基于靜止無功補償器ASV
　　C、可控串聯(lián)電容器補償TCS
　　C、可控移相器TCPS及綜合潮流控制器UPFC.電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制和分布式能源發(fā)電控制的方法將在6.2節(jié)及6.3節(jié)進行詳細論述，在此不做討論。
　　從系統(tǒng)構(gòu)架上來看，傳統(tǒng)電網(wǎng)的控制模式多采用集中式的構(gòu)架。所謂集中控制就是所有采集到的數(shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)送至數(shù)據(jù)中心進行集中處理并給出控制反饋，而分散策略指將大電網(wǎng)按區(qū)域劃分，每個區(qū)域有自己的控制中心，控制中心之間通過共享數(shù)據(jù)實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制。從系統(tǒng)性能上來看，集中式控制往往會對主節(jié)點產(chǎn)生過大的處理壓力和帶競壓力，同時也容易造成單點失效，所以未來電網(wǎng)的控制結(jié)構(gòu)會逐步向分散結(jié)構(gòu)過渡；另一方面，隨著新能源（解釋:向自然界提供能量轉(zhuǎn)化的物質(zhì))的引入，未來電網(wǎng)將是許多分散的微電網(wǎng)的集合，分1期曹軍威等：智能電網(wǎng)倍息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究布式控制的應(yīng)用是一種必然。此外，分散式的控制模型下由于數(shù)據(jù)無需芫全在廣域范圍內(nèi)傳遞，對于減少網(wǎng)絡(luò)延時和保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性也可能產(chǎn)生積極作用，如在信息網(wǎng)構(gòu)架采用OPGW組網(wǎng)方法下研究了集中和分散控制策略下電網(wǎng)系統(tǒng)的延時和穩(wěn)定性。從結(jié)果(result)上看，分散控制的平均延時更小且方差更小，意味著網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性更好。
　　本節(jié)對實現(xiàn)智能電網(wǎng)的4個重要支撐平臺進行了分析。為了實現(xiàn)智能電網(wǎng)對電力的穩(wěn)定控制、能源的實時調(diào)配以及新能源的接入等目標，需要構(gòu)建基于智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和支撐平臺的應(yīng)用體系。下面著重從發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用電側(cè)這3方面對智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)應(yīng)用體系進行介紹。
　　6智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)應(yīng)用體系6.1發(fā)電側(cè)應(yīng)用由于傳統(tǒng)化石能源的無法再生性及對環(huán)境造成的影響，綠色能源即新能源發(fā)電以及隨之產(chǎn)生的微網(wǎng)系統(tǒng)正逐漸成為未來電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。
　　截至2008年，新能源占全球能源消耗的比例為19%，而且這一比例還在逐年上升。20042（）（）9年間，全球新能源容量的長速度在每年10%60%之間。列出了至2020年世界各國新能源發(fā)電占電網(wǎng)發(fā)電容量的預(yù)期百分比，其中丹麥、瑞士的部分地區(qū)預(yù)計在2030年前可用新能源發(fā)電芫全取代傳統(tǒng)能源發(fā)電。
　　本節(jié)著重對新能源發(fā)電接入傳統(tǒng)電網(wǎng)后的控制管理和能源調(diào)度問題(Emerson)進行分析，對于傳統(tǒng)電網(wǎng)的發(fā)電控制問題不予涉及，因為該類問題已經(jīng)在電力系統(tǒng)領(lǐng)域進行過多年的研究。
　　6.1.1新能源接入管理廣義上的新能源包括可分派能源（cHspatchableenergy）和不可分派能源（nondispatchableenergy），其中水電站、生物能和地熱能均屬于可分派能源，而風(fēng)能、太陽能和潮汐能均屬于不可分派能源。昆山空壓機是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機，在其中兩個帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，使兩個轉(zhuǎn)子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。劃分的依據(jù)在于可分派能源的能源供應(yīng)基本是可控的，而不可分派能源則相反，例如風(fēng)力發(fā)電中風(fēng)的速度和時間是不可控的。可分派能源的接入管理與化石能源發(fā)電系統(tǒng)無明顯不同，而不可分派能源由于能源供應(yīng)的波動性，接入電網(wǎng)后會對電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性出現(xiàn)影響。因此，不可分派能源的接入管理問題將是未來智能電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究重點。目前，不可分派能源發(fā)電主要以風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和燃料電池為主。據(jù)2009年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，風(fēng)力發(fā)電的容量長比其余新能源發(fā)電系統(tǒng)容量之和還要多，全球風(fēng)力發(fā)電裝機總?cè)萘窟_到160GW，而光伏發(fā)電則是長速度最快的新能源發(fā)電系統(tǒng)。
　　光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主要特點在于其能源供應(yīng)的間歇性，因此會造成發(fā)電輸出電壓、頻率的波動。而這種波動性在接入電網(wǎng)后會對電網(wǎng)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。這種發(fā)電電壓和頻率的波動性表現(xiàn)為兩類問題：一類是正常發(fā)電期間由于能源供應(yīng)波動造成的電能質(zhì)量問題，如風(fēng)速時大時小造成的電壓不穩(wěn)定；二是能源輸入不穩(wěn)定造成的能量輸出波動問題，如風(fēng)力發(fā)電中風(fēng)機輸出功率的波動，極端情況下風(fēng)力過小或過大為保護風(fēng)力發(fā)電機會停止發(fā)電，即停止輸出。為解決第一類問題，電力系統(tǒng)領(lǐng)域已進行了數(shù)十年的研究，目前已有方法多基于電力電子器件的應(yīng)用，通過在風(fēng)力發(fā)電機和電網(wǎng)之間加入變流器及電容器組合等電力電子器件，以實現(xiàn)對電壓抖動、頻率抖動、無功補償和有功輸出等發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的控制。例如風(fēng)力發(fā)電機自20世紀80年代起經(jīng)過了四五代的改進，早期的風(fēng)力電機速度不可控，風(fēng)機輸出僅通過一個無功補償環(huán)節(jié)就加入到大電網(wǎng)中，因此風(fēng)力的波動直接會輸入到電網(wǎng)系統(tǒng)中，而目前的可控變速恒頻風(fēng)力電機已可較好實現(xiàn)對風(fēng)機輸出的電能質(zhì)量控制，詳細信息可。在電能質(zhì)量控制方面已有技術(shù)包括機械開關(guān)電容MSC
　　S、基于可控晶闡管的靜止無功補償SVCs以及靜止同步補償STATCOM在實現(xiàn)了在不可分派能源控制（control)基礎(chǔ)上，不可分配能源接入的穩(wěn)定控制運行監(jiān)控與上文論述傳統(tǒng)電力系統(tǒng)控制模型的一致而對于不可分派能源發(fā)電間歇性造成的第2類問題，則更依賴于智能電網(wǎng)傳感、量測、通信和數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)的支撐圄8以風(fēng)力發(fā)電為例描述了智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)對風(fēng)力發(fā)電接入的管理。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉(zhuǎn)1000個小時或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區(qū)，則更換時間間隔要縮短。濾清器維修時必須停機，檢查壓縮機所有部件，排除壓縮機所有故障。
　　目前，解決風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可能出現(xiàn)的輸出不穩(wěn)定問題，主要有兩條思路：一是通過預(yù)測風(fēng)場所在地的風(fēng)力輸出信息，結(jié)合負載測的能源需求信息，通過與電能存儲結(jié)合的混合新能源發(fā)電系統(tǒng)進行實時調(diào)度，以實現(xiàn)穩(wěn)定的發(fā)電輸出但第1種思路需要大量的分布式存儲設(shè)備與風(fēng)電系統(tǒng)配套建設(shè)，成本較高；二是通過對電網(wǎng)負荷的實時控制、平衡風(fēng)力發(fā)電輸出和負載功率需求之間的關(guān)系，在風(fēng)機輸出減少時減少負荷的使用，從而降低存儲設(shè)備的規(guī)AirEnergyStorage）、超級電容及電動(electric)汽車儲能系例如就是采用抽水儲能與新能源發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合的實例。系統(tǒng)不同的存儲系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效率、建設(shè)成本和適用模式都不相同，詳細內(nèi)容可以