1.能源互联网的发电/负荷预测

能源互联网短期发电/负荷预测是能源路由器的重要功能，是实现能源互联网内能量智能化管理的重要前提，是能量合理调度分配的基本依据。随着经济的发展，提高短期发电/负荷预测的精度来满足未来能源互联网发电的市场化、效率化是发电/负荷预测的新时代目标。

能源互联网广泛利用分布式新能源进行发电，但是各新能源发电系统的特性不同，导致电能电压、电流瞬时波动大。因此，对能源互联网进行发电预测可以有效减少能源互联网中分布式新能源发电波动对整个主电网的冲击，提高能源互联网的供电品质。通过对能源互联网负荷预测的结果，能源路由器可以在保证能源互联网安全稳定运行的前提下提前规划未来时间中的发电计划、电能调度计划。准确的负荷预测结果是能源互联网经济发电、合理储能以及安全稳定运行的基础，使能源路由器能够合理地安排能源互联网内能源交换机等设备的运行维护和检修时间，同时保证正常的生产和生活需求，从而有效地减少了能源互联网的发电成本，提高了经济效益和社会效益，具有很高的实用价值。总而言之，能源互联网中短期发电/负荷预测是能源互联网稳定、高效率运行的基础，有重要的研究意义。

当前，国内外有很多学者进行发电/负荷预测的研究，采用的方法可以归结为两种类型：传统预测方法和人工智能预测方法。传统预测方法主要有回归分析法、时间序列法、指数平滑法和小波分析法等方法，其主要依赖于对象的变化规律，一般建立在分析、统计和计算历史数据之后，因此计算量小、速度快。但是对于其他的相关信息，特别是影响较大和变化较大的因素没有进行重点的考虑，这样无法提高传统的预测方法的精度，很大程度上局限了传统预测算法的使用范围。智能预测算法考虑了各种不确定因素对预测结果的影响，预测精度较高。智能预测算法主要有灰色预测法、专家系统预测法、模糊控制法和人工神经网络方法等方法。

2.能源互联网的故障隔离

由于大量分布式新能源的接入，能源互联网接入主电网后成为一个多电源供电的复杂网络。能源互联网作为一个独立可控的网络，既可与主电网并网运行，也可孤岛运行，在两种运行模式下，故障电流的差异以及潮流的双向流动给能源互联网的继电保护带来挑战。如何在两种运行状态下快速响应能源互联网内部故障以及在并网情况下快速感知主电网的故障，同时保证保护的四性（选择性、速动性、灵敏性、可靠性）要求，是研究能源互联网保护技术的关键点和难点。

由于能源互联网与用户关系密切，线路数量大、长度短，因此其保护原理及装置应尽可能简单实用。一般用于主电网中的电流保护都采用智能断路器或塑壳开关，其保护原理以过电流保护为主。过电流保护可分为定时限过电流保护和反时限过电流保护两类。定时限过电流保护采用固定的动作电流值和固定的动作时间来区别故障点的位置，达到有选择性动作的目的。但是，定时限过电流保护受网络运行模式的影响，在最小运行方式下动作性能变差，甚至使速断保护失去保护范围。由于大规模分布式电源的接入，能源互联网电流保护的定值难以确定。与此同时，在能源互联网两种运行模式下，传统的定时限过电流保护难以兼顾选择性、速动性和灵敏性的要求，不能起到有效的故障隔离保护作用，因此不能单纯地将定时限过电流保护应用于能源互联网。反时限过电流保护的保护动作时间随着故障电流大小的变化而变化，具有自适应的反应故障严重程度的能力。应用反时限过电流保护时，要考虑上下级线路保护动作时间的配合。当被保护线路出现短路故障时，应加速保护动作时间；当下一级线路出现短路故障时，应使本线路保护动作时间延长，以保证与相邻线路保护在动作时间上的配合以满足选择性的要求。同时应考虑由于能源互联网运行模式转变而引起的短路电流的变化，保证其在能源互联网最小运行方式下发生短路时保护动作的灵敏度。然而，由于反时限过电流保护在能源互联网的离网运行模式下不能满足保护动作的快速性要求，在过长的保护动作时间中，故障引起的电压跌落将使分布式电源的运行条件恶化，给分布式电源的安全、稳定运行和用户的可靠供电带来巨大的危害。

在能源互联网内部发生故障时，由于分布式电源的容量及储能装置的调节能力有限，能源路由器将提高分布式电源的输出功率以维持能源互联网电压与频率的稳定。然而，当故障点距离分布式电源很近时，该分布式电源的输出功率达到极限，此时能源互联网电压将不能继续保持额定电压水平，电压会发生跌落；并且，故障点距离保护安装点越近，电压跌落越大。因此，基于此故障特征，可以采用低电压加速策略来提高过电流保护的性能，保证故障时保护装置动作的快速性。由于能源互联网是一个多电源网络，仅将故障电流的大小作为故障判断依据会引发反方向故障状态下保护装置的误动作，从而导致故障范围扩大。因此，可以在传统过电流保护的基础上进行改进，配置电流方向检测元件，采用方向性电流保护策略进行能源互联网故障检测隔离，以防止保护误动作的发生。(www.daowen.com)

3.能源互联网的时间同步

随着电力系统规模的不断扩大，作为分布式新能源的接入点，电力系统对能源互联网的安全、稳定运行提出了很高的要求。拥有精确、统一的时间基准，能源路由器能更加及时、精确地判断能源互联网的故障、预测故障发展趋势，并以此为依据制定相应的控制策略，减少故障造成的损失。此外，准确记录实时信息也可用于故障后分析各类事件，特别是故障的发生与发展过程，为电力系统建设、防止灾难性事故发生提供依据。

时间同步就是通过时刻比对将分布在不同地方的时钟的钟面时刻值调整到一定的准确度或一定的符合度，可分为内时钟同步和外时钟同步两种同步方式。由于电力系统中需要能源互联网与主电网之间保持相同的时间，以便故障测距、故障录波以及同步相量测量装置（PMU）等设备的精确运行，所以能源互联网的时间同步系统使用的是外时钟同步方式，即指各能源互联网的时间基准与物理真实时间保持一致。

能源互联网的时间同步系统为主从式时间同步系统，如图4.3所示。

图4.3 能源互联网时间同步系统结构图

该能源互联网时间同步系统由一台主时钟、多台从时钟和信号传输介质组成，系统遵循IEEE 1588标准精确时间协议，采用的同步时间源是我国独立自主研制开发的北斗卫星导航系统，北斗卫星导航系统不受他国的控制与限制，安全性更受保障。能源互联网时间同步系统的工作原理如下：主时钟接收北斗卫星导航系统下发的无线时间基准信号，给能源路由器的故障检测模块中北斗授时设备授时，并通过北斗授时设备实现对应能源互联网的对时，实现能源互联网与主电网的时间同步；主时钟同时输出2路光信号和2路电信号的B码信号给各个从时钟，从时钟输出一定格式的授时信息给能源路由器管辖的各个能源交换机，用以给能源互联网内部设备授时。