输电网-配电网-微电网三级电网宏观形态设计与拓扑结构分析的基础研究

将复杂网络理论的概念和方法加以发展并将其应用于新一代电网的宏观形态设计和拓扑结构特性分析，建立输电网－配电网－微电网三网合一的大型互联电网规划设计理论和网络动力学稳定分析方法，包括给出三级电网形态描述，构建三级电网演化生长模型和网络化描述数学模型，设计三级电网系统结构，提出三级电网同步稳定分析方法和开发三级电网原型示范系统。.进一步，根据三级电网网络化描述数学模型，确定各级网络优化设计目标，明晰各级网络相互作用及反馈机理，实现全系统的分层调节和控制；提出三级电网在线安全评估方法和微电网与主网的灵活协调控制方法，给出微电网在系统发生大面积停电时对主网的紧急支援策略和效能评估方案。 .开展本项目研究，有望在电气工程领域产生一个新的学科增长点- - 含分布式发电的大型互联电网规划设计理论，还可为我国未来电网规划建设以及推广分布式发电提供技术保障。

本课题根据国内外电力系统发展趋势及电力工业面临的实际问题，明确提出输电网-配电网-微电网三网合一的未来电网规划设计重大基础问题，进一步提出将复杂网络理论的概念和方法加以发展从而应用于新一代三级电网的规划设计的研究思路。研究涉及三类基础课题：一是三级电网的宏观形态及概念设计；二是三级电网结构理论基本框架；三是基于自组织临界理论(Self-Organized Criticality, SOC)的三级电网规划方法。.第三代电网是大型集中性和分布式能源发电相结合，骨干电网与地方电网、微电网相结合的综合能源管理系统。分布式发电的接入对电网模式、拓扑和性能等方面产生重大影响。本课题基于复杂网络理论研究含分布式发电(DG，Distributed Generation)的电力网络脆弱度评估问题，有针对性地提出三类脆弱度评估指标，其中基于结构的脆弱度指标能够体现网络拓扑和节点功率对系统供电效率的影响；攻击脆弱度指标可用于评估系统抵御节点和线路移除的能力；基于运行方式的脆弱度指标能够反映整个电网有功功率在传输距离上的均衡度。.第三代电网使命的主要变化之一是要具备接纳大规模可再生能源电力的能力。为此，本课题针对风光发电的长期和短期不确定性，采用工程博弈论方法建模并分析含风光发电的电力系统电源规划、静态备用容量配置及经济调度等关键问题，以期为应对风光发电的不确定性和低可控性提供一套全新的方法论。建立了适用于独立决策与市场监管的风-光-储混合电力系统电源规划的策略式博弈模型、风-光-储混合电力系统电源规划的联盟型博弈模型、含风电的电力系统最优静态备用容量配置的二人零和博弈模型、含风电和电动汽车的电力系统经济调度的二人零和博弈模型等，将工程博弈论应用于含风光发电的电力系统建模与分析，构建了适用于不同时间尺度不确定性下的博弈论模型，所提建模与分析方法有望为应对风光发电的不确定性提供新的视角和思路，同时也拓宽了博弈论的工程应用范围。.由于大量新能源的接入，第三代电网成为典型的不确定非线性系统。为此，本项目开展了非线性不确定系统的多项基础研究，包括时变时滞系统、带干扰的系统以及切换系统等等，取得一些理论研究成果。