20、智能电网的仿真验证：现状与未来研究趋势

智能电网的仿真验证：现状与未来研究趋势

一、引言

随着可再生能源的兴起、电动汽车的普及、分布式储能的发展以及对更具弹性的网络基础设施的需求，智能电网正逐渐成为未来能源系统的核心。智能电网系统由于传统被动网络与有源电力电子组件通过专用通信网络相互作用，呈现出高度的复杂性。先进的自动化和信息技术、相应的控制算法以及数据分析方法对于可靠运行和优化这类网络物理能源系统至关重要，以应对波动的可再生能源发电和可控负载的高渗透率。因此，在整个工程和部署过程中，系统级的验证变得尤为重要。在早期开发阶段和大型系统配置中，基于实验室的测试并非总是可行的选择。近年来，基于仿真的方法成为支持智能电网解决方案开发、实施和推广的重要工具。

二、验证挑战

传统上，电力系统和信息通信技术（ICT）/自动化这两个领域是分开进行分析的。然而，在智能电网发展的背景下，首次需要在全面的系统级验证中同时涵盖这两个领域。目前，系统复杂性与已知系统仿真方法的性能之间存在着快速增长的差距。即使是实时硬件在环仿真中的硬件加速仿真，也只能以非常粗略的粒度分析网络层级之间的相互作用。现有的工具大多源于单一领域聚焦阶段，当与其他领域的工具（如ICT/自动化、能源市场、客户行为等）耦合时，由于数据交换和格式转换的需要，性能通常会大幅下降。

三、基于仿真的验证方法

电力和能源领域中使用的仿真方法大致可分为以下三个领域：
1. 多领域仿真
- 适用场景 ：纯仿真工具适用于早期开发阶段的概念设计和概念验证。纯分析或数值工具适用于概念分析，但如果解决方案没有明确的分离（如嵌入式控制系统），仿真结果不能作