智能配电系统源-网-荷形态特征演变分析及协调规划理论

This project focuses on the issues of evolution and coordinated planning of smart distribution systems. To explore the development target and evolution path of future distribution systems, the driving forces and the evolution mechanism are analyzed. The multi-dimensional characteristics and quantitative analysis methods of smart distribution systems are also discussed. Considering the complexities and significant uncertainties within the source, network and load, this project will study the clustering analysis and advanced prediction algorithm in multiple temporal and spatial scales. The coordinated planning, multi-scenario deduction and decision-making methods are to be elaborated while considering the complexities of distribution system from the point of view of massive data support, flexible operation modes and power markets. On this basis, the comprehensive optimization planning theories and methods are formulated to adapt to the evolution paths of distribution systems. The project will further clarify the evolution mechanism of the future distribution systems and provide effective optimization planning theories, methods and techniques for the future planning of distribution systems. By developing a versatile, applicable and scalable decision support system of coordinated planning and constructing the benchmark cases that reflect the multiple planning scenarios, this project will facilitate the planning theories and technologies of smart distribution systems in China.

本项目将围绕配电系统形态演化与协调规划问题开展研究，剖析配电系统形态发展的多源驱动力及演化机理，构建智能配电系统形态特征集与量化分析方法，探索未来配电系统形态发展目标与演化路径。在此基础上，针对智能配电系统的源-网-荷构成复杂性与强不确定性特征，研究复杂形态智能配电系统的多时空尺度聚类分析与信息预测方法，考虑信息、运行与交易等多维度复杂性的智能配电系统协调规划方法，考虑多要素融合影响的智能配电系统规划问题多场景推演与决策方法，从而全面构建适合智能配电系统复杂形态的多场景综合优化规划理论与方法体系。通过本项目的研究，将进一步明确未来智能配电系统形态的演变机制，掌握适用于未来复杂形态智能配电系统的优化规划理论、方法与技术，研发具有通用性、适用性和可扩展性的智能配电系统协调规划推演决策支持系统，为我国智能配电系统规划理论和技术的创新发展提供保障和支持。

项目围绕配电系统形态演化与协调规划这一核心问题，从新型配电网的形态特征分析、资源聚合调控、不确定性规划决策、复杂场景动态推演等方面入手开展研究，在相关基础理论方法与关键技术方面取得了创新突破。首先，针对智能配电系统源-网-荷新要素形态特征和整体电网演化路径开展研究。在负荷侧，分析了数据中心、电动汽车等新型柔性化负荷的建模和互动运行方法；在电网侧，研究了高比例分布式能源接入下的智能配电网低碳形态演化路径，提出了针对复杂配电系统的灵活性量化分析方法与可靠性指标解析计算方法。第二，围绕智能配电系统源-网-荷多时空尺度聚合感知、分析与控制方法开展研究，提出同步相量量测数据的动态压缩方法、基于多源多尺度量测数据融合的配电系统状态估计方法；提出了考虑源-网-荷资源的时空分布特征聚合预测方法，并实现智能配电网多尺度聚合控制，包括就地区域自治、多区域集群协调等。第三，围绕复杂不确定性场景下的智能配电系统规划理论与方法开展研究，提出智能软开关等柔性装备的优化配置方法，提出数据中心供电园区、多分段多联络配电系统的协调规划方法，实现了不确定性场景下的源网荷协调规划；第四，围绕智能配电系统的多场景推演理论与方法开展研究。提出了基于矩阵指数、异步多速率算法的配电网快速仿真方法，并基于GPU等先进的硬件计算平台实现了硬件加速仿真，研发了智能配电网推演模拟与分析平台。依托项目研究，共发表SCI/EI检索论文20篇，申请发明专利8项，出版专著1部，培养博士研究生2人、硕士研究生4人。研发成果应用于国家电网公司“网上电网”（PIS2.0）平台，解决了配电网长期以来缺少有效计算分析与评价工具的问题；应用于国网经研院智能配电网仿真计算平台，集成了潮流计算、时序潮流、运行优化和优化规划等功能，在国家电网公司多家省市级经研院所开展应用，为配电网的实用化分析计算提供了有力手段。