21ic智能電網(wǎng)：集中發(fā)電、遠距離輸電和統(tǒng)一配電仍是目前電能生產(chǎn)、輸送和分配的主要方式。不斷增長的電力需求和消費模式以及新能源的開發(fā)利用，使得傳統(tǒng)互聯(lián)電力系統(tǒng)面臨更大的挑戰(zhàn)，迫切需要有與之相適應的電能生產(chǎn)和消費模式。為此，探討未來電網(wǎng)的一種新模式---獨立電力系統(tǒng)，介紹獨立電力系統(tǒng)的概念、特點及其典型應用，闡述不同應用環(huán)境下獨立電力系統(tǒng)在安全穩(wěn)定、電能質(zhì)量、經(jīng)濟節(jié)能以及自愈控制等方面面臨的新需求，分析獨立電力系統(tǒng)發(fā)展過程中需要解決的關(guān)鍵問題，指出獨立電力系統(tǒng)的發(fā)展方向及其關(guān)鍵技術(shù)。

電能作為一種能源供給和消費形式，具有高效、優(yōu)質(zhì)、可控、清潔等多種優(yōu)良特性，在國民經(jīng)濟和社會生活中得到了廣泛的應用。隨著社會的發(fā)展，電能的應用領(lǐng)域不斷擴大：船舶、飛機等交通工具已逐漸轉(zhuǎn)向由電力提供驅(qū)動[1-2];電動汽車產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展[3-4];采用太陽能電池板供電的空間站已投入運行[5]……。從日常生產(chǎn)生活到前沿科技領(lǐng)域，人類對電能的需求達到了前所未有的規(guī)模，而且還在不斷擴大。

目前，集中發(fā)電、遠距離輸電和統(tǒng)一配電是電能生產(chǎn)、輸送和分配的主要方式。大型互聯(lián)電力系統(tǒng)在供電可靠性和經(jīng)濟性等方面具有優(yōu)越性，但也存在著一定的缺陷：

①發(fā)輸電設(shè)備的利用率隨著負荷峰谷差的增大不斷下降[6];

②具有復雜性和脆弱性，局部事故容易導致連鎖故障[6-7];

③難以對遠離負荷中心的偏遠地區(qū)、遠離海岸線的海島等區(qū)域的負荷進行持續(xù)有效的供電，也無法為船舶、飛機、空間站等特殊應用場合提供電能。

新能源的大規(guī)模開發(fā)給傳統(tǒng)互聯(lián)電力系統(tǒng)帶來了更大的挑戰(zhàn)。首先，風能、太陽能等新能源屬于間歇性能源，其比例的不斷提高使系統(tǒng)出力的隨機性大幅增加，可控性卻有所降低，因而增加了電力系統(tǒng)調(diào)度和控制的復雜性。其次，新能源發(fā)電機組大多通過電力電子裝置并網(wǎng)，隨著新能源發(fā)電滲透率不斷提高，系統(tǒng)慣性逐漸減小，這使得維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定面臨嚴峻的挑戰(zhàn)[8]。此外，風機、風電場對接入點電壓較為敏感，接入點電壓過低或者過高都可能導致風機或風電場被切出[9]，進而導致部分負荷失去供電，嚴重時還可能導致系統(tǒng)失穩(wěn)。

總之，不斷增長的電力需求和消費模式以及新能源的開發(fā)利用迫切需要有與之相適應的電能生產(chǎn)和消費模式。獨立電力系統(tǒng)正是解決上述問題的有效途徑之一。筆者就獨立電力系統(tǒng)的概念、分類及其特點進行介紹，分析獨立電力系統(tǒng)發(fā)展所面臨的關(guān)鍵問題，指出獨立電力系統(tǒng)的發(fā)展方向和需要研究的關(guān)鍵技術(shù)。

1 獨立電力系統(tǒng)的概念及其特點

1.1 獨立電力系統(tǒng)的概念

獨立電力系統(tǒng)(Isolated Power Systems，IPS)是指與傳統(tǒng)互聯(lián)電力系統(tǒng)之間沒有電氣連接的電力系統(tǒng)，其電能的生產(chǎn)、傳輸和消費一般均在特定區(qū)域內(nèi)完成。獨立電力系統(tǒng)倡導電能的就地生產(chǎn)和消費，避免遠距離送電;支持根據(jù)用戶需求定制系統(tǒng)的組成和構(gòu)架。這些特點使獨立電力系統(tǒng)能夠很好地滿足一些新形式的電力需求，有利于新能源的發(fā)展。

1)與傳統(tǒng)互聯(lián)電力系統(tǒng)互為補充。

采用獨立電力系統(tǒng)為偏遠山區(qū)、海島等遠離負荷中心的區(qū)域供電，可以避免遠距離輸電線路或電纜的建設(shè)，從而降低供電成本。不同地區(qū)可根據(jù)自身特點定制電源，例如海島上風力較大，適合發(fā)展風電;陽光充裕的戈壁或沙漠地區(qū)則可以光伏發(fā)電為主。

獨立電力系統(tǒng)可以滿足船舶、飛機、空間站等的用電需求。船舶、飛機和空間站分別運行在海洋、高空和太空等環(huán)境，應根據(jù)其特點定制獨立電力系統(tǒng)的組成和構(gòu)架，以滿足用戶的需求。

2)為新能源的利用提供更多途徑。

目前，新能源發(fā)電設(shè)備主要通過傳統(tǒng)電網(wǎng)輸送和分配所生產(chǎn)的電能，這使得新能源的利用受到電網(wǎng)輸送能力、穩(wěn)定性等因素的限制。獨立電力系統(tǒng)為新能源的利用提供了新的途徑。例如，風電場可以不并入傳統(tǒng)輸配電網(wǎng)，直接為對電能質(zhì)量和供電可靠性要求不高的部分高耗能產(chǎn)業(yè)供電[10]。

1.2 典型獨立電力系統(tǒng)及其特點

1.2.1 非陸用電力系統(tǒng)

非陸用電力系統(tǒng)指運行于海洋、高空、太空及其他非陸地環(huán)境的電力系統(tǒng)，與傳統(tǒng)互聯(lián)電力系統(tǒng)相比，這類獨立電力系統(tǒng)具有自身鮮明的特點并表現(xiàn)出更高的復雜性：

1)多相電路應用廣泛。船舶/飛機/空間站電力系統(tǒng)一般占地面積較小，能量需求較大，因此，大多采用能量密度較大的多相發(fā)電機和多相電動機作為主力電源和驅(qū)動設(shè)備

2)系統(tǒng)中多種工作頻率并存。船舶/飛機/空間站電力系統(tǒng)多采用基于電力電子元件的配電系統(tǒng)，其設(shè)備工作頻率差異很大，既有在工頻50Hz下工作的設(shè)備，也有中頻如400Hz下工作的設(shè)備[12]。

3)電力電子裝置在系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成中所占比例較大。船舶/飛機/空間站電力系統(tǒng)在電能的存儲、傳輸和使用過程中需要用到大量電力電子裝置[13]。而系統(tǒng)本身規(guī)模有限，這使得電力電子裝置在系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成中所占的比例遠大于傳統(tǒng)互聯(lián)電力系統(tǒng)。

4)系統(tǒng)拓撲靈活多變。船舶/飛機/空間站電力系統(tǒng)在某些設(shè)備故障后，需要進行快速的網(wǎng)絡重構(gòu)以保證系統(tǒng)的存活能力，因此其系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)具有靈活多變的特點[14]。

1.2.2 孤立區(qū)域電力系統(tǒng)

孤立區(qū)域電力系統(tǒng)的典型應用環(huán)境是遠離海岸線的海島或遠離負荷中心的偏遠地區(qū)。與傳統(tǒng)互聯(lián)電力系統(tǒng)相比，孤立區(qū)域電力系統(tǒng)具有的特點：

1)能源形式多樣。

孤立區(qū)域電力系統(tǒng)通常會根據(jù)其所處環(huán)境的特點定制電源。例如，對于含有豐富風能資源的海島，可以大力發(fā)展風電[15];而對于水資源豐富邊遠山區(qū)或陽光充裕的戈壁沙漠地區(qū)等，則可以分別重點發(fā)展水電或太陽能發(fā)電[16]。

2)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)靈活。

孤立區(qū)域電力系統(tǒng)中往往既存在傳統(tǒng)發(fā)電機組，又包含大量新能源發(fā)電機組。由于新能源發(fā)電機組的能量密度較低、單機容量小，且廣泛地分散在系統(tǒng)各處，故新能源發(fā)電機組通常分散地通過電壓等級較低的配電網(wǎng)向負荷供電[17]。因此，孤立區(qū)域電力系統(tǒng)通常不具有明顯的“發(fā)-輸-配-用”模塊劃分，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)較為靈活。

1.2.3 大規(guī)模非并網(wǎng)新能源發(fā)電系統(tǒng)

大規(guī)模集中式并網(wǎng)是目前利用新能源的主要方式。該方式可總結(jié)為“新能源發(fā)電機或發(fā)電廠-電網(wǎng)-用戶”模式，如圖1(a)所示。由于新能源大多具有波動性和間歇性等特點，大規(guī)模并網(wǎng)存在著一定的技術(shù)障礙，這使得新能源在整個互聯(lián)電力系統(tǒng)中的滲透率難以提高[18]。

大規(guī)模非并網(wǎng)新能源發(fā)電系統(tǒng)是指將新能源發(fā)電直接應用于能夠適應其特性的高耗能產(chǎn)業(yè)及其他特殊領(lǐng)域的發(fā)電系統(tǒng)[10]。其主要特點：電能不經(jīng)過大電網(wǎng)，直接從新能源發(fā)電機組或發(fā)電廠傳輸至用戶，如圖1(b)所示。大規(guī)模非并網(wǎng)新能源發(fā)電系統(tǒng)的用戶一般為能適應新能源發(fā)電功率波動特性的高耗能產(chǎn)業(yè)，如有色冶金工業(yè)、以非金屬為原料的精深加工、鹽化工氯堿產(chǎn)業(yè)、規(guī)?；茪渲蒲跻约按笠?guī)模海水淡化等[19]。

非并網(wǎng)新能源發(fā)電系統(tǒng)與并網(wǎng)新能源發(fā)電系統(tǒng)相比，其主要優(yōu)勢[10，19]：

1)非并網(wǎng)新能源發(fā)電系統(tǒng)中，用戶對供電可靠性和電能質(zhì)量一般要求不高。另外，非并網(wǎng)新能源發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題并不突出。因此，新能源在此類系統(tǒng)中可以達到較高的滲透率。

2)新能源發(fā)電機組/發(fā)電廠發(fā)出的電能可以直接供給終端用戶，省去了大量并網(wǎng)輔助設(shè)備，因此可以極大地節(jié)約成本。

1.2.4 脫網(wǎng)運行的微電網(wǎng)

建設(shè)微電網(wǎng)是充分挖掘分布式電源的價值和效益的一種有效途徑。從系統(tǒng)的角度來看，微電網(wǎng)將微電源、儲能裝置、負荷及控制裝置等結(jié)合，形成一個單一可控的單元，同時向用戶提供電能和熱能[20-22]。

一般而言，微電網(wǎng)有并網(wǎng)和脫網(wǎng)2種運行模式。當微電網(wǎng)處于并網(wǎng)運行模式時，微電網(wǎng)作為一個整體與外部電網(wǎng)相連，微電網(wǎng)內(nèi)部的功率差額由外部電網(wǎng)平衡。當微電網(wǎng)處于脫網(wǎng)運行模式時，微電網(wǎng)僅由微電源供電，其運行獨立于外部電網(wǎng)，此時，微電網(wǎng)可看作一個獨立電力系統(tǒng)，其典型特點：

1)包含多種分布式電源。微電網(wǎng)中一般包含多種類型的分布式電源，如風電機組、光伏機組、燃料電池等新能源發(fā)電機組，以及蓄電池、超級電容等儲能裝置。

2)負荷分級控制。微電網(wǎng)中的負荷，根據(jù)其重要程度及其對電能質(zhì)量的敏感程度，被分為敏感負荷、可中斷負荷和可調(diào)節(jié)負荷。不同級別的負荷通過微電網(wǎng)統(tǒng)一控制單元實現(xiàn)分級控制。

3)輸配電損耗小。微電網(wǎng)中的電源與負荷均分布在一個較小的區(qū)域內(nèi)，電能無需遠距離輸送，因此相應的損耗也較小。

4)單一接口并網(wǎng)。微電網(wǎng)通過一個公共連接點與主網(wǎng)相連，對外表現(xiàn)為一個整體可控單元。

2 獨立電力系統(tǒng)發(fā)展面臨的主要問題

2.1 安全穩(wěn)定方面

維持系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行是保障獨立電力系統(tǒng)高可靠性供電的基礎(chǔ)。然而，與傳統(tǒng)互聯(lián)電力系統(tǒng)相比，獨立電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定問題具有自身的特點，不同類型的獨立電力系統(tǒng)所面臨的安全穩(wěn)定問題也不盡相同。

1)電壓穩(wěn)定。

在孤立區(qū)域電力系統(tǒng)和微電網(wǎng)中，新能源具有較高的滲透率。風電機組、光伏機組等新能源發(fā)電機組通常運行在恒功率因數(shù)控制模式下，無法對系統(tǒng)提供有效的無功電壓支撐，在系統(tǒng)故障時甚至還需要從系統(tǒng)吸收無功功率。以雙饋風機為例，為保護電力電子變流器在系統(tǒng)故障時不受破壞，同時確保風機并網(wǎng)運行，在故障期間雙饋風機的保護裝置將投入運行。此時，雙饋風機相當于普通異步發(fā)電機，需要從電網(wǎng)吸收大量無功功率，嚴重時有可能會引發(fā)電壓穩(wěn)定問題。

2)頻率穩(wěn)定。

孤立區(qū)域電力系統(tǒng)和微電網(wǎng)中的電源大多通過電力電子裝置變流器并網(wǎng)，不能對整個系統(tǒng)的慣性做出貢獻，導致系統(tǒng)總體慣性較小，這對于維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定十分不利。

在船舶/飛機/空間站電力系統(tǒng)中，單個設(shè)備的容量很大(例如發(fā)電機和推進動力裝置)，往往可以與整個系統(tǒng)的容量相比擬。這些大容量設(shè)備的突加、突卸或發(fā)生故障，將會引起系統(tǒng)有功和無功發(fā)生劇烈的暫態(tài)過程，從而嚴重威脅系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定[23]。

2.2 電能質(zhì)量方面

非并網(wǎng)新能源發(fā)電系統(tǒng)的負荷往往是那些能適應新能源波動特性的特定產(chǎn)業(yè)，因此電能質(zhì)量問題并不突出，而在船舶/飛機/空間站電力系統(tǒng)、微電網(wǎng)中則往往存在一些對電能質(zhì)量有較高要求的敏感負荷。確保對敏感負荷的優(yōu)質(zhì)供電，將由于電能質(zhì)量問題造成的損失降到最小，甚至完全消除，是獨立電力系統(tǒng)中需要考慮的重要問題之一。

1)諧波污染。

獨立電力系統(tǒng)中大量使用的電力電子設(shè)備會產(chǎn)生諧波電流，從而影響獨立電力系統(tǒng)設(shè)備的正常運行。例如，諧波會引起保護設(shè)備誤動作，導致電氣測量儀表計量誤差偏大。此外，諧波還會降低信號的傳輸質(zhì)量，破壞信號的正常傳遞，甚至損壞通信設(shè)備，等等。因此，有必要對系統(tǒng)中的諧波進行治理，將諧波畸變率控制在可接受的范圍內(nèi)。

2)頻率波動。

間歇性電源出力的隨機波動性使得獨立電力系統(tǒng)的頻率容易發(fā)生波動。頻率作為電能質(zhì)量的重要指標，即使是很小的偏差也可能會造成用電設(shè)備工作異常，甚至發(fā)電機組跳脫、系統(tǒng)頻率崩潰等嚴重事故。因此，在間歇性能源大量接入獨立電力系統(tǒng)后，有必要對系統(tǒng)的頻率控制特性進行研究并提出相應的措施。

3)三相電壓不平衡。

孤立區(qū)域電力系統(tǒng)、脫網(wǎng)運行的微電網(wǎng)等獨立電力系統(tǒng)的電壓等級一般較低，內(nèi)部電源與負荷種類繁多，其中許多負荷屬于單相負荷，因此容易出現(xiàn)三相電壓不平衡。

2.3 經(jīng)濟節(jié)能方面

在滿足安全、優(yōu)質(zhì)供電的前提下，獨立電力系統(tǒng)應當做到經(jīng)濟節(jié)能，以減少整個系統(tǒng)建設(shè)和運行的費用。

1)減少系統(tǒng)建設(shè)費用。

在獨立電力系統(tǒng)建設(shè)過程中，應針對實際應用環(huán)境定制電源，合理設(shè)計系統(tǒng)構(gòu)架，在滿足運行要求的情況下降低系統(tǒng)建設(shè)的投入。例如，在孤立區(qū)域電力系統(tǒng)中應合理配置新能源發(fā)電機組和傳統(tǒng)發(fā)電機組的比例，在滿足系統(tǒng)出力可控性要求的前提下，盡可能地減少成本。而在微電網(wǎng)中，則應考慮熱電聯(lián)產(chǎn)，使得電能和熱能的供應具有較高的經(jīng)濟型。

2)提高能源利用效率。

風電機組和光伏機組是孤立區(qū)域電力系統(tǒng)與微電網(wǎng)的主要電源類型，其中光伏機組在白天出力較大，而風電機組在夜間出力較大。如何利用先進的通信和控制技術(shù)，實現(xiàn)對獨立電力系統(tǒng)的實時監(jiān)測與靈活控制，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，提高能源利用效率，是獨立電力系統(tǒng)發(fā)展中面臨的又一關(guān)鍵問題。

3 獨立電力系統(tǒng)的發(fā)展方向及其關(guān)鍵技術(shù)

3.1 數(shù)字虛擬獨立電力系統(tǒng)

數(shù)字虛擬獨立電力系統(tǒng)可全面提高獨立電力系統(tǒng)研究、試制、測試、調(diào)度和控制的技術(shù)水平。數(shù)字虛擬獨立電力系統(tǒng)的建立將實現(xiàn)對實際獨立電力系統(tǒng)的全方位模擬：數(shù)字虛擬獨立電力系統(tǒng)能夠準確模擬實際系統(tǒng)中各類設(shè)備的暫態(tài)、短期、長期和穩(wěn)態(tài)特性，實時甚至超實時地展現(xiàn)實際系統(tǒng)的全過程動態(tài)。

1)獨立電力系統(tǒng)數(shù)字化建模理論和方法。

為準確模擬獨立電力系統(tǒng)中各類設(shè)備本身的物理運行規(guī)律以及能量管理和控制措施對系統(tǒng)動態(tài)過程的影響，需要深入研究獨立電力系統(tǒng)數(shù)字仿真建模方法。

獨立電力系統(tǒng)的建模必須考慮系統(tǒng)自身的特點。首先，需要建立獨立電力系統(tǒng)中特有的復雜元件和裝置的仿真模型，如非陸用電力系統(tǒng)中的多相發(fā)電機和電動機、孤立區(qū)域電力系統(tǒng)和微電網(wǎng)中含電力電子接口的各種可再生能源發(fā)電裝置等。其次，還要考慮系統(tǒng)內(nèi)部各組成部分的時間常數(shù)相差較大的問題，例如，獨立電力系統(tǒng)中一次能源轉(zhuǎn)化的時間常數(shù)多以s計，發(fā)電裝置中電磁暫態(tài)過程以μs計，機電暫態(tài)過程以ms或幾十ms計，而電力電子變流器中開關(guān)及其控制過程以μs甚至ns計。

同時，還需要提出一套評估和校驗仿真模型準確性和魯棒性的理論或方法，設(shè)計合理的評估和校驗指標，用于定量地衡量仿真模型的準確程度和魯棒程度。

2)獨立電力系統(tǒng)全過程實時/超實時仿真的理論和方法。

提高獨立電力系統(tǒng)全過程仿真的準確性和快速性，使其達到實時或超實時，是實現(xiàn)數(shù)字虛擬獨立電力系統(tǒng)的前提條件。

一方面，獨立電力系統(tǒng)中包含了大量的電力電子裝置，且涉及的頻率范圍十分廣泛，反映不同物理特征的動態(tài)過程相互交織在一起，極大地增加了系統(tǒng)仿真的復雜度。為解決這一問題，可采用全數(shù)字機電暫態(tài)和電磁暫態(tài)混合仿真技術(shù)，有效協(xié)調(diào)系統(tǒng)仿真規(guī)模、精度和速度等問題，為模擬獨立電力系統(tǒng)的動態(tài)特性提供新的方法和途徑。

另一方面，采用并行計算技術(shù)，針對獨立電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計高效的分解協(xié)調(diào)策略，并在高性能并行計算機上加以實現(xiàn)，可大大提高獨立電力系統(tǒng)全過程仿真的速度。

3.2 全方位信息化的獨立電力系統(tǒng)

全方位信息化是對獨立電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進行監(jiān)視和控制的重要基礎(chǔ)。一方面，信息化系統(tǒng)通過先進的量測體系和可靠的通信系統(tǒng)，獲得全面、準確的系統(tǒng)實時運行狀態(tài)信息;基于所獲得的實時運行狀態(tài)信息，實現(xiàn)對系統(tǒng)元件的在線狀態(tài)評估和故障診斷。另一方面，系統(tǒng)的決策和控制信號也將通過信息化系統(tǒng)可靠、有效地下達，實現(xiàn)對系統(tǒng)的實時閉環(huán)控制。

1)可靠的數(shù)據(jù)量測和傳輸技術(shù)。

獨立電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量測與傳輸技術(shù)必須適應實際應用環(huán)境的要求。

①獨立電力系統(tǒng)往往包含大量特殊元器件，并采用交、直流混合網(wǎng)絡，其保護和控制邏輯十分復雜。相應地，系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)量測的內(nèi)容和性能要求與傳統(tǒng)互聯(lián)電力系統(tǒng)也存在很大不同。

②獨立電力系統(tǒng)中可再生能源發(fā)電受自然環(huán)境影響很大(如風速波動對風機出力的影響、云層移動對光伏機組出力的影響等)，系統(tǒng)運行狀態(tài)的變化非常頻繁且迅速，因此對數(shù)據(jù)測量的實時性要求很高。

③船舶/飛機/空間站電力系統(tǒng)多運行于惡劣的自然環(huán)境(海洋、高空或太空環(huán)境)中，大量電力設(shè)備緊湊地安裝在有限的空間中，存在較強的電磁干擾。因此，數(shù)據(jù)采集和通信設(shè)備亦必須具有抵抗電磁干擾的能力。

2)獨立電力系統(tǒng)的狀態(tài)估計。

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)狀態(tài)估計理論和方法一般針對大型互聯(lián)電網(wǎng)設(shè)計，而獨立電力系統(tǒng)的電氣距離一般較近，系統(tǒng)中各量測量之間耦合程度較高，如何利用這一特點設(shè)計具有更強容錯能力、更高準確性和更快計算效率的狀態(tài)估計方法也是重要的研究方向之一。

3.3 具有自愈控制能力的獨立電力系統(tǒng)

獨立電力系統(tǒng)的自愈控制能力包括系統(tǒng)在線預警和控制能力。在系統(tǒng)運行過程中，通過對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行實時監(jiān)視，對系統(tǒng)可能發(fā)生的安全穩(wěn)定隱患進行預警，進而采取適當控制措施加以消除，提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定水平、系統(tǒng)緊急狀況下的快速重構(gòu)與恢復能力。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)自動進行重構(gòu)，由斷路器或其保護裝置隔離故障負載或發(fā)電機，使無故障部分的重要負載最大限度地快速恢復供電。

1)在線預警和控制能力。

實現(xiàn)獨立電力系統(tǒng)的在線預警和控制需要解決2個關(guān)鍵問題：

①建立一套運行指標體系，作為獨立電力系統(tǒng)運行狀態(tài)優(yōu)劣的考核標準。該指標體系的建立應從用戶的需求和運行環(huán)境對獨立電力系統(tǒng)的要求出發(fā)，將這些需求構(gòu)建成完整的可量化的指標體系。

②在此基礎(chǔ)上，以指標體系為依據(jù)，分別建立“獨立電力系統(tǒng)運行狀態(tài)評估系統(tǒng)”和“獨立電力系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)”。

前者用來評估獨立電力系統(tǒng)的運行是否處于滿意狀態(tài)，后者在某一個或某一組指標偏離預先設(shè)定的偏差允許值時，通過快速決策和控制，消除那些不滿足指標要求的運行狀態(tài)，使系統(tǒng)重新回到滿意的運行狀態(tài)。

2)緊急情況下的快速重構(gòu)與恢復能力。

獨立電力系統(tǒng)的實際運行環(huán)境對系統(tǒng)緊急情況下的快速重構(gòu)與恢復能力提出了很高的要求。例如，船舶/飛機/空間站等非陸用電力系統(tǒng)中含有許多電子負載，對于電力中斷和電能質(zhì)量非常敏感，因此在系統(tǒng)故障時，必須快速恢復重要負載的供電以提高系統(tǒng)的存活能力。

高效可靠的快速重構(gòu)算法是提高獨立電力系統(tǒng)安全性和存活性的核心。獨立電力系統(tǒng)的快速重構(gòu)算法需要綜合考慮多方面的約束：既要考慮靜態(tài)約束，如潮流約束、電壓電流限值約束等;又要考慮穩(wěn)定約束，如暫態(tài)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定等，使系統(tǒng)在重構(gòu)過程中能夠保持穩(wěn)定。

4 結(jié)語

新能源的大規(guī)模開發(fā)和利用給傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運行和控制帶來了眾多挑戰(zhàn)。獨立電力系統(tǒng)作為未來電網(wǎng)能源供應和消費的一種新模式，是解決傳統(tǒng)互聯(lián)電力系統(tǒng)所面臨難題的重要途徑之一。筆者介紹了幾類典型的獨立電力系統(tǒng)，并結(jié)合獨立電力系統(tǒng)的特點探討了獨立電力系統(tǒng)發(fā)展過程中面臨的主要問題和需要研究的關(guān)鍵技術(shù)，以期為未來電網(wǎng)的發(fā)展提供有益參考。

作者：

清華大學電機系電力系統(tǒng)國家重點實驗室：陳來軍，梅生偉，許寅

陜西省地方電力(集團)有限公司：任正某

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