科罗拉多州立大学牵头的一项新研究指出，要建设面向未来的电力电网，必须引入系统层面的整体思维和技术创新。该校电气与计算机工程系教授、能源研究所电网现代化倡议主任王宗杰近日在《Scientific Reports》发表论文，提出了一种新框架，用于更好地协调电网中输电与配电两个环节的运行。

这一框架的核心，是在不将电网完全集中化管理的前提下，让输电和配电系统能够共享信息、协同决策，从而实现整体优化。

应对复杂挑战的系统级思路

当前，电力行业正面临多重压力：极端天气导致的停电事件增多，能源价格攀升，以及人口增长带来的用电需求持续上升。这些因素叠加，使得传统电网的运行模式愈发吃力。

与此同时，智能技术和新型能源的大规模接入——包括风电、光伏等可再生能源——显著提高了电网的复杂度。未来电网还必须应对网络安全风险，以及野火、飓风等自然灾害带来的脆弱性问题。

在这样的背景下，单一环节的局部优化已难以满足需求，电网需要从系统层面进行重新设计和协调。

从“各自为政”到协同运行

长期以来，美国电网大多以相对割裂的方式运作：

• 公用事业公司主要负责配电系统管理；
• 地方和区域运营机构则负责输电系统运行；
• 两者之间的协调有限，信息互通不足。

王宗杰指出，随着分布式能源资源的快速增长，这种输电与配电“各管一摊”的传统模式正变得越来越低效。行业决策者往往缺乏系统级视角，难以准确评估配电侧资源对输电系统运行的影响。

她在论文中详细提出了一种方法，用于弥合输电和配电运营之间的这一结构性缺口。

利用AI构建更智能的电网框架

随着家庭光伏、电动汽车以及其他分布式能源资源的普及，电网中需要协调的“部件”急剧增多。如何让这些资源与传统电网设施顺畅协同，成为关键问题。

基于自身在理论优化方面的研究积累，王宗杰团队构建了一个新框架：

• 使用简化的配电网络模型，将输电系统与配电系统的数据进行统一处理；
• 为电力供应商提供更精确、且在实际运行中可执行的调度信息；
• 在此基础上提升整体运行效率和可靠性。

该方法引入人工智能驱动的建模技术，能够在存在不确定性和高度复杂性的条件下，增强对电网状态的感知，并简化跨系统协调过程。通过这种整体性框架，新能源可以更顺利地并网，同时降低对电网可靠性和韧性的潜在威胁。

降低系统成本，最终惠及用户

王宗杰表示，这项工作为当前电力系统领域面临的一系列重大问题提供了一条可行路径。通过改善输电与配电之间的协调、减少运行低效，新框架有望降低整个系统的运行成本。

从公用事业公司到普通用户，都可能从中受益：

• 电网运营方可获得更可靠的调度依据；
• 可再生能源和分布式资源的接入将更加顺畅；
• 消费者则有望在长期内享受到更稳定、更具成本效益的电力服务。

这项研究是科罗拉多州立大学在构建更智能、更高效、更可靠电力系统方面持续努力的一部分，也为未来电网的设计与运营提供了新的技术工具和思路。