6、智能电网的稳态控制：借鉴生物系统的经验

智能电网的稳态控制：借鉴生物系统的经验

1 引言

智能电网的起源可追溯到麻省理工学院教授弗雷德·施韦佩的开创性工作。在20世纪70 - 80年代，他提出了稳态效用控制的新颖理念，即定价取决于系统条件并动态调整，同时家庭电器负载设定点根据系统频率进行调整。这些概念最终发展为现代智能电表的理念，而智能电表与能够独立运行的微电网一起，成为全球正在开展的现代智能电网项目的关键要素。

这些发展是由能源资源减少、需求增加以及开发绿色技术的愿望所驱动的。如今，智能电表已经与智能电器、智能房屋和智能电网相结合，风力发电和插在家中或其他地方的电动汽车也成为了电力储备。

然而，电网面临着各种环境和内部压力，包括人为错误导致的供需负载不平衡、频率漂移，在最坏的情况下还会出现级联停电。电力系统越来越在高压力条件下运行，因此任何形式的不稳定都可能引发停电。例如，电压或频率稳定性的丧失、两者的组合以及区域间振荡都可能引发级联故障。此外，由于通信技术融入电网，网络犯罪分子和敌对国家的特工进行蓄意攻击的可能性也越来越大。

过去十到十五年对电网物理（拓扑）特性的研究，为了解当前电网的弱点提供了有价值的见解。研究发现，像电网这样的人造网络中节点之间的连接并非呈正态分布，大多数连接并不集中在某个平均值附近。相反，连接的分布遵循幂律，即大多数节点只有少数连接，而有相当数量的节点具有高度连接性。因此，电网对其高度连接节点的中断异常脆弱，这些中断可能引发整个网络的崩溃，使其分裂成孤立的部分。而且，这类网络通常在临界点附近运行，即接近其运行极限，这使得电力系统网络更容易受到蓄意攻击引发的级联故障的影响。

1.1 运行安全的必要性

运行安全，即对各种压力、干扰和破