基于CPSS的电力系统规划分析_李壬.pdf

102 集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月Applications创新应用摘要：阐述CPSS作为建设能源互联网的核心基础，探讨基于CPSS的电力系统规划，包括能源网络与电力能源流向、通信网络与业务流向、社会价值网络与信息流向、基于CPSS的统一规划。关键词：电力系统规划，能源互联网，CPSS。中图分类号：F426.61 文章编号：1674-2583(2023)01-0102-02DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2023.01.040文献引用格式：李壬，白玉静.基于CPSS的电力系统规划分析J.集成电路应用,2023,40(01):102-103.系统，其中包含着较为丰富的设备与网络，特别是在智能电网与CPSS的持续发展背景下，发电、输变电、配电、储能、用电及调度等不同环节的信息，均需与社会、信息、虚拟空间等资源与技术产生深度融合4；（4）复杂性。电力系统在实际运行过程中需要复杂网络系统的支撑，因此需要不同的技术手段给予支撑，只有这样才可确保差异化的生产场景处于正常运行状态，例如骨干网的光纤通信、用户端的载波通信和5G通信等，这些通信设备会与电力系统产生进一步的融合，发展为复杂程度更高的系统。2 基于CPSS的电力系统规划 以CPSS为基础的电力系统规划是将电源、电网、负荷和储能等环节中发电厂、变电站、负荷用户以及储能站视为CPSS的网元，不仅具备电力系统运行过程中所需要的物理信息，同时还需以CPSS需求为依据，对不同的网元赋予更多的感知信息以及社会属性信息。具体来说，能源网络及电力能源流向、通信网络及业务流向、社会价值网络及信息流向是电力系统规划中的三个主要方面。（1）从能源网络与电力能源流向方面分析。电力流向一般是以源端向负荷的流向进行流动，因此大容量的电源点、枢纽变电站、储能站点、负荷中心等，均会显示出较强的物理属性，这些网元节点均是电力系统规划的重点关注对象。而调控中0 引言能源互联网作为能源领域的信息物理社会系统（CPSS）是以电力为枢纽平台发展起来的变革性技术，通过传感、通信、计算和能源设备的互联而形成多维异构的复杂性系统，并且进一步纳入了社会信息与虚拟空间等内容，将相关研究扩展到社会网络系统。与传统电力系统相比，能源互联网具有更高的可靠性，特别是在当下资源紧张的全球局势下，电力系统CPSS为基础展开综合性分析，可为整个能源互联网的规划提供积极意义。1 基于CPSS的电力系统 CPSS的主要目标就是融合人、机、物形成和谐的计算环境，对于电力系统的CPSS而言，以下四方面是最新特征表现：（1）实时性。信息系统中的数据传输与处理效率需与电力系统的稳态运行保持在匹配状态，提升电力系统调度效果。只有这样，电力CPSS才可真正发挥出支撑性效果1-3；（2）安全、可靠性。与其他行业相比较，电力系统的安全与可靠性直接关系到广大人民群众的生产与生活，一旦出现电力供应中断的问题，会直接影响人身安全与生产质量，造成较大的经济损失问题。因此，将信息技术、电力系统、社会网络以及虚拟空间融合在一起时，需要将电力系统的运行可靠性提升作为根本性内容，保障其处于安全运行状态；（3）广泛覆盖性。电力系统本身就是一个较为复杂的基于CPSS的电力系统规划分析李壬1，白玉静2（1.太原理工大学现代科技学院，山西 030024；2.山西潞安配售电有限公司，山西 046204）Abstract This paper expounds that CPSS is the core foundation of building energy internet,and discusses the power system planning based on CPSS,including energy network and power energy flow,communication network and business flow,social value network and information flow,and unified planning based on CPSS.Index Terms power system planning,energy internet,CPSS.Analysis of Power System Planning Based on CPSSLI Ren1,BAI Yujing2(1.College of Modern Science and Technology,Taiyuan University of Technology,Shanxi 030024,China.2.Shanxi Luan Power Distribution Co.,Ltd.,Shanxi 046204,China.)作者简介：李壬，太原理工大学现代科技学院；研究方向：电力系统规划。收稿日期：2022-10-28；修回日期：2022-12-24。Applications 创新应用集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月 103心、数据中心、终端站点等，不会对电网的物理结构和电力流向产生较大影响，因此不存在较强的物理属性。将电力系统中的不同节点的物理属性作为规划与研究的依据，可为电力的供需问题提供一定解决方法。同时，能在维持系统稳定性方面显示出重要价值5。将电力流向作为基础进行电力系统规划，需要将电源的消纳、负荷的需求、电力潮流、系统稳定等因素作为重要关注点，并以此为据实施网架的布局、调整与优化，进而更好地实现目标规划。以电力系统第一属性特点作为规划依据，虽然可对电力需求基本满足，但是未来的能源发展将呈现出电、冷、热、气相互融合的态势，因此还需与其他属性结合在一起，对能源的综合应用进行全面考量，真正体现出能源互联网的服务核心。（2）从通信网络及业务流向方面分析。从通信网络及其业务信息流向可看出，其流向特征相较于电力流向存在较大差异，整体呈现出树状汇聚型特点，多是由厂站将大部分的信息共同集聚于调控中心、数据中心等，各站点之间仅有较少的信息交流，由此可明显看出，调控、数据中心，重要的厂站枢纽等均具有较高的信息属性，除此之外的终端型厂站，边缘型站点基本都处于较低信息属性当中。由业务信息流向可知晓，调控中心属于电力系统中业务流向的核心节点，该节点与所有厂站、机构均存在较为密切的业务方面信息流通，由此显示出极强的信息属性。此外，调控中心还具备电网调度的重要功能，由此显示出的物理属性可对能源流动进行一定的控制，说明调控中心兼具信息与能源属性。数据中心也与各类厂站和机构存在极为密切的数据交互，显示出较强信息属性。同时与电力市场、能源服务、用户应用以及经济发展之间存在非常高的关联度，也显示出一定的社会属性。由此可见，数据中心兼具较高的信息与社会属性。（3）从社会价值网络及信息流向方面分析。从社会价值网络及信息流向可看出，各大用户、政府、电力市场以及虚拟空间之间的社会属性交流是整个系统的价值流，同时也是对能源互联网最大价值的深度挖掘，在整个国民经济的发展与社会的进步当中，都发挥着重要作用6,7。从价值流向情况可看出，电力机构、政府以及末端用户之间呈现出较强的交互程度，并且会随着关联程度的升高而出现社会属性增高的发展趋势。此种关联关系能够将一个网元节点的社会属性充分显示出来，也是反映该节点在能源互联网背景下的综合服务功能与社会价值。具体来说，以社会价值属性为基础的电力系统中，具备高社会属性的网元节点主要为政府、数据中心与用户，而调控中心虽然不会与用户产生直接性的交流与互动，但与政府和数据中心互动关系较为紧密，因此也负有较高程度的社会属性。各类大容量厂站，如火电厂、风电场、光伏电站等，基本不会与社会产生较强的交互关系，其社会属性赋值处于低值状态，而变电站、分布式电源、冷热气能源站等与社会具有较高交互度，其社会属性赋值处在高值状态。（4）基于CPSS的统一规划。从CPSS为基础的电力规划中可看出，若系统中的某一个网元属于普通站点，物理属性较低，但从CPSS综合分析与规划的角度来看，此网元可能具备较高的信息或社会属性，因此就需要将其从普通的节点规划提升到重要节点的规划方案中，将其作为规划研究的重点内容。由此可明显看出，相较于当前的单纯性电力规划，以CPSS为基础的电力系统规划工作显示出极大的差异化特征，此种规划具有非常强的全面性与科学性，能够实现电力系统的统一规划。具体来说，基CPSS 的统一规划是通过重新定义网元节点的方式，对某个网元或联络线赋予一定值，利用此种方式将该网元的价值充分体现出来，并以此为依据对规划研究的重点进行明确，为不同建设项目的取舍提供一定参考。3 结语CPSS是以CPS为基础发展来的智能化信息系统，该系统集中了社会、信息、能源以及虚拟空间等方面的资源，从智能电网延伸到能源互联网，各种资源均可通过网络空间实现紧密协作。以CPSS为基础实施电力系统规划的主要思路就是将物理、信息、社会三个方面深度融合，积极打破各系统间的个壁垒，实现融合统一的能源互联网。参考文献1 丁茂生,王洪儒,王超,王琦,汤奕.信息物理视角下能源互联网可靠性评估方法综述J.电网技术,2021,45(02):425-436.2 秦博雅,刘东.电网信息物理系统分析与控制的研究进展与展望J.中国电机工程学报,2020,40(18):5816-5827.3 苏南,董梓童.新型电力系统规划设计面临诸多新挑战N.中国能源报,2022-10-17(009).4 张斌,杨胜伟,杜源.新型电力系统规划新问题及解决思路J.云南电力技术,2022,50(02):25-28.5 曹洋.基于CPSS的电力系统规划研究J.电力勘测设计,2020(01):9-14.6 许成哲,回俊龙.电力系统规划设计研究J.黑龙江科学,2022,13(04):52-54.7 娄素华,卢斯煜,吴耀武,尹项根.低碳电力系统规划与运行优化研究综述J.电网技术,2013,37(06):1483-1490.