基于故障影响范围的风险场景筛选方法

在电网风险评估中,需要考虑的风险场景众多,特别是多重故障场景数量巨大,给风险评估指标的在线计算造成了严重困难。提出了一种基于故障影响范围的风险场景筛选方法,该方法将存在支路越限的N-1故障和存在解列情况的N-2故障归入风险场景集,并基于支路开断因子确定N-1故障影响范围;分析了各N-2故障的故障影响范围交叠情况,在此基础上采用快速潮流计算,根据是否存在支路潮流越限筛选得到风险场景集。仿真算例表明,上述方法可大幅提升风险场景,特别是多重故障风险场景的辨识速度,更好满足了在线风险评估的应用要求。

计及输电线路利用率的阻塞场景筛选及输电网扩展规划

能源转型背景下,输电网电源侧和负荷侧不确定性增强,输电网传输能力要求提高,阻塞风险加剧,将对输电网运行和规划产生深远影响。本文首先提出了衡量阻塞缓解的输电线路利用率指标,定量评估输电线路扩容对缓解输电网阻塞风险的投资效益和输电网运行场景的阻塞程度。在此基础上,提出了考虑输电线路利用率的阻塞场景筛选方法,建立了以最小化输电网规划周期内投资费用和运行费用为优化目标的输电网多阶段扩展规划模型。然后,采用大M法将非线性约束线性化,从而将模型转化为混合整数线性规划模型,并使用CPLEX求解器进行求解,得到输电网线路在各规划阶段的建设决策。最后,使用简化后的浙江省24节点电力系统验证本文所提的输电网规划模型的有效性,并分析浙江输电网实际输电阻塞发生场景及原因。

基于场景降维及采样方法的场景库优化方法研究

本文采用场景降维及采样的方法对场景库进行优化。首先将场景元素分类,并基于层次分析法对其重要性权重值求解,根据权重值的大小进行场景元素离散化,构建场景空间;然后通过场景空间自身的属性计算场景危险度,通过自然驾驶数据库中场景的发生概率计算场景空间中场景的发生概率,构造重要性函数,通过自然驾驶数据库的引导在人为构建的场景空间中筛选出关键场景组成测试场景库,同时为加快搜索效率,采用多起点优化算法与泛洪填充算法进行采样搜索;最后,根据场景风险评估方法验证了关键场景的有效性。结果表明,本文所提出的场景库优化方法能够筛选出用于自动驾驶测试的关键场景,提高自动驾驶测试的效率与现实意义。

基于简化Bow-tie模型的LOPA场景辨识与筛选方法

场景筛选是确保保护层分析(LOPA)有效性的关键,为准确筛选出需要进行LOPA分析的场景,本文在Bow-tie模型的基础上,提出了基于最大可信场景的场景辨识及筛选方法。首先,利用事故树与事件树建立以损失事件为中心的简化Bow-tie模型辨识分析对象的潜在危害,得到危害场景列表;其次,以最大可信场景辨识方法为基础对场景筛选方法进行改进,利用改进后的筛选方法对危害场景列表进行筛选,确定场景列表中最终需要进行LOPA分析的场景;最后,将此方法应用于某商储库10^(5)m^(3)原油储罐风险分析的场景筛选中,并利用风险分析筛选软件(RAST)来验证所提方法的可行性和有效性。结果表明:所提方法能够较好地考虑设备实际运行情况,且根据企业内部的风险标准进行筛选,得到的实际筛选结果对后续的LOPA分析更具指导意义。

LOPA场景识别与筛选在油气站场中的应用

为了准确筛选用于LOPA分析的场景,简化了领结分析法模型,将领结分析法模型映射至LOPA分析中,充分考虑后果可能性和后果发生频率的权重,改进了最大可信事故场景计算方法,量化了初始事件、使能条件和修正因子的赋值,最后以某站场储罐泄漏和溢流损失事件为例进行了验证分析。结果表明:所有场景的后果发生频率均大于10^(-6),根据该站场内部风险评价矩阵,最终确定大孔泄漏、灾难性破裂和储罐溢流下的所有场景进入二次筛选;二次筛选后,得到7个待分析的LOPA场景,场景主要集中在蒸汽云爆炸和闪火/池火灾等后果。验证表明:该方法可更加全面地筛选事故场景,对于后续LOPA分析具有指导意义。

考虑需求侧灵活性资源配置的配电网分布鲁棒优化规划方法研究

考虑需求侧灵活性资源(简称“资源”)配置,开展网-荷-储联合规划是提升配电网灵活性以适应新能源出力波动的关键途径。为此提出一种灵活性缺失场景筛选与不确定性分析方法改进相结合的配电网规划研究模型:首先,立足资源视角进行配电网灵活性供需关系建模;其次,基于影子价格理论提出配电网灵活性缺失场景筛选策略,建立筛选指标以描述规划资源、运行约束、场景筛选间闭环关系;然后,将该策略嵌入配电网-多资源两阶段联合规划模型,一阶段考虑投资成本最优,二阶段协调运行及灵活性综合成本期望;将规划模型重构并于改进场景概率驱动型分布鲁棒优化(ISPD-DRO)框架下求解,其优势在于实现了概率优化求解与场景动态更新的有机统一;最后经算例分析验证所提模型在提升决策经济性及配电网灵活性层面的优势。

计及DR的电-气综合能源系统的鲁棒优化调度

针对在电-气综合能源系统中新能源渗透率高和系统间耦合性能低等情况,提出一种电-气综合能源系统鲁棒优化模型,以提高新能源的消纳和加强电、气能量之间灵活转换。通过建立考虑价格约束系数的电-气需求侧负荷响应模型,并采用二阶锥和McCormick法将原始混合整数非线性模型转化为线性模型,利用场景筛选规则加入新能源的不确定性,采用修改的IEEE33节点电力网和比利时20节点天然气网络互联系统,分析比较该模型的利润、电转气能力和弃电率,以及系统的鲁棒性等,验证了模型在消纳新能源和加强电-气耦合性上的优势,并能更好应对新能源的波动性。

风电系统两阶段电压稳定性评估方法

提出了一种两阶段方法来评估风能出力随机性对电压稳定的影响。第Ⅰ阶段通过随机响应面法,用最小数量的样本评估负荷裕度的近似概率分布;第Ⅱ阶段采用场景筛选方法对危险场景进行筛选并排序。第Ⅰ阶段提供初步信息判断不确定风能注入是否会导致电压崩溃,而第Ⅱ阶段则找出导致电压崩溃的危险场景。考虑随机风能出力的IEEE-24和IEEE-118节点系统验证了所提出两阶段方法是可靠而准确的,它可为系统操作员提供详细而有用的信息。

基于改进样板机法的风光互补新能源电站容量配比优化

风光电站出力具有间歇性和波动性,合理的风光容量配比可以充分实现二者的互补。不准确的电站理论功率计算会影响风光真实特征的提取,导致较大的容量配比误差。文中在新能源电站理论功率计算通常所采用的样板机法的基础上进行改进,首先对异常数据进行识别及重构;然后识别新能源电站中的异常样板机并更新样板机集合,并根据非样板机的实际运行情况选取动态信息窗,利用动态信息窗内样板机和非样板机的实测功率,对非样板机分组并动态识别每组非样板机的比例系数,从而计算新能源电站的理论功率。基于多年历史理论功率的计算对新能源电站进行特征分析,并据此模拟随机出力场景,提出了基于源荷不匹配风险的风光容量配比优化方法。通过算例验证了改进样板机法的准确性,利用该方法得到西北某地区电网风电场、光伏电站多年的改进理论功率数据,并优化得到该地区的风光容量最优配比。文中所提改进样板机法可有效提高新能源电站理论功率的计算精度,基于该方法计算得到的风光容量最优配比可为地区电网风光发电容量提供参照。

基于维度事故载荷的控制室抗爆强度设计

设计事故载荷(design accident load)被广泛应用于化工厂关键设备、建筑物的强度设计,以最严重工况下能够承受的最大意外载荷为强度设计的参考值,然而风险是由概率和后果共同度量的,在强度设计时若只考虑事故后果则有可能造成过度设计。本文针对该问题提出了一种基于维度事故载荷(dimensioning accident load,DAL)的确定控制室抗爆强度的方法,构建事故场景集并计算了各场景发生概率,基于NORSOK Z-013和风险可接受标准进行场景的筛选以减小场景的数量和不确定性,对可信场景的泄漏模拟获得可燃气云的体积和位置分布,并通过爆炸模拟计算每一个场景的爆炸超压值,根据可接受风险标准确定控制室的DAL。以控制室的DAL作为峰值入射超压计算控制室的爆炸载荷,以此为依据判断控制室应采取的抗爆结构形式。厂区案例分析结果表明,基于维度事故载荷的确定控制室抗爆强度方法从概率和后果两个角度综合量化了控制室的抗爆载荷,克服了设计事故载荷的缺点,在满足个人可接受风险标准的条件下能够减小设计成本,避免过度设计,为控制室的强度设计和安全屏障设计提供一定的理论依据。

计及自然灾害风险的输电系统多场景规划方法

严重自然灾害事件会给电力系统运行安全带来巨大风险,需要研究提高电力系统应对自然灾害事故能力的措施与方法,这也是弹性电力系统建设的重要内容。增强电力系统弹性的最基本措施是加强系统结构,发展计及自然灾害的输电系统规划方法,以适当平衡支路建设成本与风险损失是值得研究的重要课题。在此背景下,通过综合考虑投资与运行经济性、常规运行情况下的系统可靠性和发生自然灾害情况下的系统风险等因素,发展了输电系统规划的混合整数非线性规划模型。构建了计及风电与负荷波动以及发生自然灾害情形下的2类场景集,分别用于对候选规划方案进行安全校验和风险评估。之后,在分层优化架构下采用粒子群优化算法求解所构造的优化模型。最后,用经典的18节点系统说明了所提方法的基本特征。