余貽鑫

Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education, Tianjin University, Tianjin 300072, China

近年來，電網(wǎng)面臨諸多挑戰(zhàn)，其中包括實(shí)現(xiàn)低碳排放、保障國家能源安全，以及數(shù)字化社會對供電可靠性、韌性、電能質(zhì)量和效率的嚴(yán)格要求等。為此，有關(guān)學(xué)者對智能電網(wǎng)的發(fā)展和實(shí)踐進(jìn)行了許多研究。智能電網(wǎng)最本質(zhì)的技術(shù)特點(diǎn)是電力和信息的雙向流動性，并由此建立起一個高度自動化和廣泛分布的能量交換網(wǎng)絡(luò)；把分布式計算、通信和互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢引入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時交換和達(dá)到設(shè)備層次上近乎瞬時的供需平衡。靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜图傻哪茉磁c通信基礎(chǔ)設(shè)施、廣泛的分布式電源、分布式智能基礎(chǔ)設(shè)施及信息的實(shí)時交換與高度共享是智能電網(wǎng)的4個關(guān)鍵特征。為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的功能，需要通過創(chuàng)新催生新的技術(shù)和商業(yè)模式。

本專題收錄了有望極大促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展的最新研究成果，總計收錄6篇文章，包括1篇綜述、1篇專題文章和4篇研究性論文，分別由來自英國、中國、美國、澳大利亞、加拿大和巴基斯坦的專家撰寫。

為了充分發(fā)揮可再生能源的潛力、適應(yīng)技術(shù)創(chuàng)新、培育新興的產(chǎn)消者以及實(shí)現(xiàn)對納米電網(wǎng)、迷你電網(wǎng)和微電網(wǎng)的無縫銜接，電網(wǎng)需要像互聯(lián)網(wǎng)一樣智能。受互聯(lián)網(wǎng)智能的實(shí)現(xiàn)方式啟發(fā)，文章《像互聯(lián)網(wǎng)一樣智能的電網(wǎng)》提出了一種新型分布式運(yùn)營模式及其分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運(yùn)營架構(gòu)，該分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運(yùn)營架構(gòu)不僅適用于智能電網(wǎng)，也同樣適用于未來的能源互聯(lián)網(wǎng)。

為了增強(qiáng)智能電網(wǎng)的態(tài)勢感知能力、可靠性、韌性和經(jīng)濟(jì)性，亟需開發(fā)先進(jìn)的運(yùn)行和規(guī)劃方法。文章《與運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)的電力系統(tǒng)安全域的理論和方法概述》系統(tǒng)綜述了定義在功率注入空間和臨界割集功率空間上的綜合安全域，通過11個命題及相應(yīng)注釋介紹了電力系統(tǒng)安全域的基本概念、構(gòu)成、動力學(xué)性質(zhì)、拓?fù)鋵W(xué)與幾何學(xué)特征。在功率注入空間上，在工程實(shí)際所關(guān)心的范圍內(nèi)，安全域的邊界可用一個或少數(shù)幾個超平面的并集表示。基于該特征，電力系統(tǒng)概率安全性評估（風(fēng)險分析）和輸配電網(wǎng)安全約束優(yōu)化問題的計算量可以按數(shù)量級減少。

分布式發(fā)電是未來電力和能源的發(fā)展趨勢?？稍偕茉椽?dú)立運(yùn)行（stand-alone operation）是其運(yùn)行模式之一。文章《基于Jaya學(xué)習(xí)的獨(dú)立光伏、風(fēng)機(jī)和電池系統(tǒng)的最佳容量優(yōu)化》提出了一種能有效求解獨(dú)立光伏、風(fēng)機(jī)和電池系統(tǒng)最佳容量配置的優(yōu)化算法，從而實(shí)現(xiàn)以最小年成本滿足用戶負(fù)荷需求的目標(biāo)。

為了維持電力系統(tǒng)的功率平衡和提高電能利用率，需要需求響應(yīng)及其相關(guān)市場?？紤]到廣泛分布在智能電網(wǎng)邊緣的小型用戶擁有分布式資源，以及本地電力市場興起與發(fā)展所面臨的機(jī)遇，文章《使用IEEE 2030.5標(biāo)準(zhǔn)在電網(wǎng)邊緣進(jìn)行可交易需求響應(yīng)操作》提出了一種兼顧用戶隱私的居民用戶需求響應(yīng)交互方案，該方案允許用戶自行選擇其響應(yīng)的水平并通過激勵措施最大化用戶的參與度。文章《端到端能源交易現(xiàn)狀分析與展望》總結(jié)分析了全球范圍內(nèi)端到端（peer-to-peer, P2P）能源交易的發(fā)展現(xiàn)狀，在P2P能源交易的框架下?lián)碛蟹植际劫Y源的用戶能夠直接進(jìn)行能源交易和共享。

人工智能與大數(shù)據(jù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，推動了智能電網(wǎng)的發(fā)展。文章《智能電網(wǎng)狀態(tài)估計中用于提高數(shù)據(jù)完整性的超分辨率感知技術(shù)》提出一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的新方法，從低頻數(shù)據(jù)中恢復(fù)高頻數(shù)據(jù)來提高數(shù)據(jù)完整性。該方法可應(yīng)用于高頻狀態(tài)估計，從而增強(qiáng)對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的感知能力。

智能電網(wǎng)將像互聯(lián)網(wǎng)那樣改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鞣绞?。回顧一下互?lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史就會明白：由于智能電網(wǎng)需要持續(xù)的研發(fā)和顛覆性的技術(shù)突破，所以其實(shí)現(xiàn)會是一個較為漫長的過渡和多種技術(shù)長期共存的過程。短期內(nèi)可以著眼于實(shí)現(xiàn)一個較為智能的電網(wǎng)，即利用已有的或即將可配置的技術(shù)使目前的電網(wǎng)更有效，提高供電質(zhì)量并創(chuàng)造較大的社會效益（如環(huán)境改善）。

本專題刊出的成果使我深受啟發(fā)，在此向各位作者、審稿人、編委會以及編輯部表示感謝！