研究背景

隨著云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、智能技術等新技術的發展，網絡化的虛擬電網空間已成為與現實化的物理電網空間平行的另一空間，堅強智能電網邁入虛實互動的平行時代。如果說，以小型電網為代表的電網1.0時代的特征是人工半自動化，以超高壓互聯大型電網為代表的電網2.0時代的特征是自動化，以智能電網為代表的電網3.0時代的特征是信息化、智能化、網絡化，以新一代能源系統為代表的電網4.0將邁入平行電網時代，那么動態演化、虛實互動、時空一致的平行化，將是平行電網的最顯著特征。

本文將現實電網空間與虛擬電網空間相結合，提出在現有的堅強智能電網基礎上，以電網信息物理融合系統(GCPS)及平行系統理論(ACP)為基礎的平行電網體系框架，構建與現實電網空間同構的虛擬電網空間，通過虛擬電網空間的計算實驗，確定優化控制策略，引導現實空間電網系統運行，并使虛擬空間電網和現實電網空間平行執行、共同演化，實現對現實電網空間的管理、控制及時空推演。

平行電網體系

平行電網的概念

平行電網是以堅強智能電網為依托，以“云大物移”為技術支撐，以空間信息平臺為基礎框架，通過信息通信技術、計算機技術和控制技術的深度融合，利用平行系統、智能科學、建模仿真等理論，構建與現實電網空間同構的虛擬電網空間，通過虛擬空間電網的計算實驗，確定優化控制策略，引導現實空間電網系統運行，并使虛擬空間電網和現實電網空間平行執行、共同演化，實現對現實電網空間的管理與控制及時空推演。即平行電網由現實電網空間和虛擬電網空間共同構成的系統，平行電網將整合現實電網空間系統和虛擬電網空間系統的資源和能力，形成一個全新的、整體功能和性能更加優越的時空一致、虛實互動和動態演化系統(即1+1>2)，進而對現實電網空間系統進行有效的管理與控制及時空推演，使其具有“靈捷、聚焦、收斂” (AFC)的特性，并可以在各種復雜環境下完成既定的目標。

平行電網的特征

1)時空一致：平行電網將現實電網空間映射到虛擬電網空間，其運行過程中將會持續接收現實電網空間傳送的海量實時數據，需要具備高性能社會計算能力支持虛擬電網空間模型的查詢匹配、修正以及虛實互動，并為了保證智能決策支持的實時性，故平行電網具有時空一致性;

2)雙向交互(虛實互動)：通過學習與培訓、實驗與評估和管理與控制及時空推演結果反饋，虛擬電網空間可以直接影響或改變現實電網空的管理、操作控制行為，這不再是傳統的單向解釋模式，而是一種雙向交互模式，故平行電網具有雙向交互特征;

3)動態演化：平行電網運行過程中可根據現實電網空間源源不斷的新問題新發現，采用計算實驗方法，對虛擬電網空間模型進行不斷修正，使其通過平行執行和動態演化使現實電網空間不斷逼近虛擬電網空間，故平行電網具有動態演化特征。

平行管理與控制

下圖左半部分是目前堅強智能電網現實電網空間，主要包括電網一次設備、電網二次設備和人與社會。右半部分為本文提出的虛擬電網空間，對應知識智能化領域。采用構建虛擬電網空間(A)、計算實驗(C)和平行執行(P)，實現對現實堅強智能電網空間的建模、計算、控制及時空推演;基于平行系統(ACP)的虛擬電網空間和現實電網空間一次設備、電網二次設備及電網自動化系統形成電網物理信息系統(GCPS)，是構建平行電網的基礎設施;采用平行系統(ACP)反復觀察、分析、修正和評估后，通過虛實互動、動態演化，形成“靈捷、聚焦、收斂”(AFC)的深度分析、決策支持和執行過程，最終利用虛擬電網空間對現實多能源融合的堅強智能電網系統實行閉環有效的管理與控制及時空推演。平行電網的平行管理與控制如下圖所示。