研究背景
随着云计算、大数据、物联网、移动互联网、智能技术等新技术的发展，网络化的虚拟电网空间已成为与现实化的物理电网空间平行的另一空间，坚强智能电网迈入虚实互动的平行时代。如果说，以小型电网为代表的电网1.0时代的特征是人工半自动化，以超高压互联大型电网为代表的电网2.0时代的特征是自动化，以智能电网为代表的电网3.0时代的特征是信息化、智能化、网络化，以新一代能源系统为代表的电网4.0将迈入平行电网时代，那么动态演化、虚实互动、时空一致的平行化，将是平行电网的最显著特征。
本文将现实电网空间与虚拟电网空间相结合，提出在现有的坚强智能电网基础上，以电网信息物理融合系统(GCPS)及平行系统理论(ACP)为基础的平行电网体系框架，构建与现实电网空间同构的虚拟电网空间，通过虚拟电网空间的计算实验，确定优化控制策略，引导现实空间电网系统运行，并使虚拟空间电网和现实电网空间平行执行、共同演化，实现对现实电网空间的管理、控制及时空推演。
平行电网体系
平行电网的概念
平行电网是以坚强智能电网为依托，以“云大物移”为技术支撑，以空间信息平台为基础框架，通过信息通信技术、计算机技术和控制技术的深度融合，利用平行系统、智能科学、建模仿真等理论，构建与现实电网空间同构的虚拟电网空间，通过虚拟空间电网的计算实验，确定优化控制策略，引导现实空间电网系统运行，并使虚拟空间电网和现实电网空间平行执行、共同演化，实现对现实电网空间的管理与控制及时空推演。即平行电网由现实电网空间和虚拟电网空间共同构成的系统，平行电网将整合现实电网空间系统和虚拟电网空间系统的资源和能力，形成一个全新的、整体功能和性能更加优越的时空一致、虚实互动和动态演化系统(即1+1>2)，进而对现实电网空间系统进行有效的管理与控制及时空推演，使其具有“灵捷、聚焦、收敛” (AFC)的特性，并可以在各种复杂环境下完成既定的目标。
平行电网的特征
1)时空一致：平行电网将现实电网空间映射到虚拟电网空间，其运行过程中将会持续接收现实电网空间传送的海量实时数据，需要具备高性能社会计算能力支持虚拟电网空间模型的查询匹配、修正以及虚实互动，并为了保证智能决策支持的实时性，故平行电网具有时空一致性;
2)双向交互(虚实互动)：通过学习与培训、实验与评估和管理与控制及时空推演结果反馈，虚拟电网空间可以直接影响或改变现实电网空的管理、操作控制行为，这不再是传统的单向解释模式，而是一种双向交互模式，故平行电网具有双向交互特征;
3)动态演化：平行电网运行过程中可根据现实电网空间源源不断的新问题新发现，采用计算实验方法，对虚拟电网空间模型进行不断修正，使其通过平行执行和动态演化使现实电网空间不断逼近虚拟电网空间，故平行电网具有动态演化特征。
平行管理与控制
下图左半部分是目前坚强智能电网现实电网空间，主要包括电网一次设备、电网二次设备和人与社会。右半部分为本文提出的虚拟电网空间，对应知识智能化领域。采用构建虚拟电网空间(A)、计算实验(C)和平行执行(P)，实现对现实坚强智能电网空间的建模、计算、控制及时空推演;基于平行系统(ACP)的虚拟电网空间和现实电网空间一次设备、电网二次设备及电网自动化系统形成电网物理信息系统(GCPS)，是构建平行电网的基础设施;采用平行系统(ACP)反复观察、分析、修正和评估后，通过虚实互动、动态演化，形成“灵捷、聚焦、收敛”(AFC)的深度分析、决策支持和执行过程，最终利用虚拟电网空间对现实多能源融合的坚强智能电网系统实行闭环有效的管理与控制及时空推演。平行电网的平行管理与控制如下图所示。
平行电网体系架构
平行电网体系架构如下图所示。
1)物理对象层：多能源融合的坚强智能电网物理系统，包括从电源生产到消费的各环节，主要有电网一次设备、电网二次设备、电网自动化系统、事件以及人与社会对坚强智能电网系统的影响。
2)对象感知层：电网自动化系统、信息系统及人与社会，主要包括能量管理系统、配电网管理系统DMS、广域监控系统、SG-ERP系统以及人与社会对智能电网的互动信息。
3)存储层：通过云计算、大数据、物联网、移动互联网、GIS等数据采集分析技术，将感知层形成的数据分类存入生产数据、设备运行管理、调度功率和社会信息等数据库中。
4)计算层：采用自然语言处理、社会计算、深度学习等技术，实现对存储层的电力大数据进行特征提取、整合和知识合成。
5)解析层：基于计算层获取电力大数据信息特征和知识，建立虚拟电网空间各环节模型和系统模型，实现虚拟电网空间系统的构建，完成对多能源融合的坚强智能电网物理系统的解析。
6)平行控制层：基于虚拟电网空间各环节模型和系统模型，利用社会计算和深度学习进行各种计算实验，获得优化的协同控制及时空推演策略，采用平行执行方式，实现对虚拟电网空间系统和现实电网空间系统的虚实互动和动态演化。平行执行对多能源融合的坚强智能电网物理系统，可以通过能量管理系统EMS、配电网管理系统DMS、广域监控系统WAMS，修正坚强智能电网系统运行优化策略设定值，引导人与社会对坚强智能电网系统的活动影响;平行执行可以调整虚拟电网空间系统的模型、参数、运行模式，使虚拟电网空间和现实电网空间平行执行、共同演化，以此实现复杂坚强智能电网组织及系统的管理与控制及时空推演。
结论
本文在全球能源互联网背景下，基于物理信息融合系统及平行系统理论，提出了“平行电网”的概念，阐述了平行电网的理论和框架体系，对平行电网的特征、体系架构进行了研究，主要结论是：
1)平行电网是以能源互联网技术为基础，以坚强智能电网为中心，利用先进计算手段，构建与现实电网空间同构的虚拟电网空间，形成一个新的、整体功能和性能更加优越的时空一致、虚实互动和动态演化系统，进而对现实电网空间进行有效的管理与控制及时空推演，使其具有“灵捷、聚焦、收敛”(AFC)的特性，可以在各种复杂环境下优化现实电网空间系统，并通过有效的具体控制策略实现既定的目标。
2)平行电网的特征是时空一致、虚实互动和动态演化。
3)通过平行电网建设，可以实现现实电网空间与虚拟电网空间的平行执行;实现对平行电网动态监控，有效掌握能源流、信息流和虚拟电网空间系统过程。
作者介绍
刘金长(1962-)，男，广西柳州人，高级工程师，主要从事电力大数据管理咨询和人工智能方面的研究工作。
杨德胜(1982-)，本文通讯作者，男，安徽宣城人，工程师，安徽继远软件有限公司，从事电力大数据和人工智能方面的研究工作。
孙飞(1986-)，男，安徽安庆，助理工程师，安徽继远软件有限公司，从事电力行业信息化项目建设管理和数据挖掘方面的研究工作。
吴红侠(1986-)，女，安徽六安人，工程师，安徽继远软件有限公司，从事数据分析和管理咨询方面的研究工作。
