考虑移动储能的风雨灾害配电网弹性提升方法

以台风和暴雨为代表的极端自然灾害会导致配电网大规模故障。为减小故障损失,提出一种计及风雨联合灾害下考虑移动储能的配电网弹性提升方法。首先,量化台风和暴雨灾害对配电网造成的影响,构建风雨联合灾害下的配电网故障率模型并基于系统信息熵筛选典型故障场景;其次,以灾害期间切负荷经济损失最小为目标,建立混合整数二阶锥规划模型,提出计及弹性提升的移动储能运行调度方法;最后,通过仿真算例对所提方法的有效性进行验证。结果表明,本文所提方法能有效提升配电网弹性,减少停电带来的经济损失。

考虑故障连锁的多灾害输电网弹性评估及关键弹性提升元件辨识

作为电力系统的输电中枢,输电网络规模较大,极端天气下故障连锁隐患更为显著。为研究输电网在多类型极端天气过程中故障场景高度耦合背景下的弹性评估以及关键弹性提升元件的辨识,建立基础范围故障率和特征故障率构成的台风、冰雪、雷电3种不同灾害的故障率模型,由等趋势状态表征量的关联耦合故障场景并通过序贯蒙特卡罗模拟得到场景耦合故障集。从传统的面积缺失指标中分离出稳健性、快速性等弹性评估指标,并综合考虑系统的暂态、稳态及经济性能,将评估指标集合表示在弹性经济空间中,利用事件集点簇中心与完美弹性点的加权欧式距离评估系统弹性。其次,基于改进SALSA算法分析故障连锁发展中的关键元件,结合负荷重要度和拓扑重要度对辨识的关键弹性提升元件提供保护来抑制故障连锁发展进而提升系统弹性。最后,通过IEEE118算例,验证提出方法的有效性和准确性。

极端冰雪天气下配电网弹性恢复力指标的构建及评估方法

极端冰雪灾害的频发导致配电网发生大规模停电事故,造成的经济损失巨大。为提高配电网应对自然灾害的能力,首先,根据弹性配电网的内涵,提出弹性恢复力评估指标,主要包括灾变严重性评价指标、紧急恢复能力评价指标和系统整体恢复能力评价指标;其次,从规划角度和运行角度提出配电网弹性恢复力提升措施,并采用所提弹性恢复力指标反映措施实施前后的效果;最后,通过某65节点实际配电网和PG&E69标准算例验证了所提弹性恢复力指标能合理评估配电网受灾后的运行状态,并有效评估了配电网弹性提升措施的应用效果。

考虑SMESS的多阶段配电网弹性提升策略

极端天气会导致主动配电网出现多处故障,给电力系统的安全稳定运行带来了严重挑战。提出一种考虑可分离式移动储能系统(SMESS)的多阶段配电网(DS)弹性提升策略。首先,在主动防御阶段采用主动孤岛划分和储能模块(ESM)定位提高DS在极端事件来临时的抵御能力;其次,在故障渗透阶段对故障区域进行识别,在故障隔离阶段隔离故障阻断故障传播;然后,在负荷恢复阶段利用SMESS的时空特性与分布式电源(DG)协调配合对失电负荷进行供电恢复;最后,将该模型在IEEE33节点系统上进行仿真验证,采用GUROBI求解器对模型进行求解,仿真结果验证了该策略的有效性。

考虑配电网弹性负荷的错峰限电辅助决策方法

针对错峰限电过程的干扰因素较多,提高用电质量的同时节约电能,设计一种考虑配电网弹性负荷的错峰限电辅助决策方法。通过隶属度函数得到一个相对清晰的决策指标,由专家组共同决定错峰限电权重,建立限电分配指标体系,按照各个指标对配电网弹性负荷影响程度推算出各个干扰因素对错峰限电决策的影响程度,动态预测配电网线路负荷,通过弹性建模以及后续的电网优化,建立错峰控制限电的决策模型,将复杂的多目标问题转化成简单的单一目标模型,实现了错峰限电的辅助决策方法设计。实例分析结果表明,所提出的方法有效减少了限电损失,并降低了用户用电峰谷差,完成高峰期负荷向低峰期的转移,实际应用效果明显,满足错峰限电辅助决策方法的设计需求。

面向配电网弹性提升的源网荷灵活资源优化研究综述及展望

日益频发的极端自然灾害和人为攻击对电力系统安全运行造成巨大威胁,弹性配电网技术能有效提高配电系统对极端事件的抵御、响应以及快速恢复负荷的能力。同时随着智能电网技术的发展,配电网中开始接入多样化的灵活资源,这些灵活资源可用于提升配电网正常情况下的可靠性与经济性,但在极端事件与弹性提升方面的潜力尚未被有效挖掘。围绕弹性提升的配电网灵活资源优化展开系统性综述,对广泛分布于源网荷侧的各种灵活资源类型、建模方法以及在弹性配电网中的应用现状进行详细的梳理与讨论,并总结源网荷灵活资源提升配电网弹性的研究趋势,从而为中国未来配电网的规划建设提供参考。

台风灾害下基于V2G的城市配电网弹性提升策略

近年来,以台风为代表的极端自然灾害导致城市配电网停电事故频发,给城市电网的持续供电带来挑战。在电动汽车(EV)用户群体数量快速增长的背景下,针对上述问题,提出了一种基于车辆并网(V2G)的城市配电网弹性提升策略,以增强城市电网应对台风灾害的能力。首先,建立配电网元件故障率模型,通过随机抽样生成台风灾害下的配电网故障场景;其次,考虑即将到来的台风灾害对道路拥堵情况及用户出行意愿的影响,搭建了灾害前期EV调度模型;然后,基于消费者心理学理论,制定灾后反向输电激励响应机制,引导V2G站点内的EV参与供电恢复;最后,考虑配电网重构及V2G站点反向充电,制定V2G参与的灾后供电恢复策略。由算例分析可知,与应急发电车相比,V2G参与供电恢复的方案经济性及恢复效果更优,验证了所提弹性提升策略的可行性与有效性。

基于CDOA算法的配电网弹性提升方法

近年来频繁的极端灾害对电力系统的稳定运行提出新的挑战。将大型船舶微电网系统集成到配电网中以提高沿海地区或岛屿配电网的弹性和可靠性,提出一种考虑船舶微电网系统的配电网弹性提升方法。在建立最小化船舶微电网系统与配电网的总运行成本的同时,最大化配电网弹性的多目标优化模型;针对不同的系统分别构建船舶微电网系统与配电网系统的约束条件;为了克服模型求解的复杂性和非线性,采用集体决策优化算法(collective decision optimization algorithm,CDOA)对所提模型进行求解。仿真结果表明,在正常情况下,协调调度移动式船舶微电网系统可以提高网络的可靠性,而在极端灾害发生时,通过合理调度船舶微电网系统可以显著提高配电网的弹性,补偿灾后条件下的大量电力。

基于多目标优化的电网弹性薄弱环节识别

加固电力系统中少数关键元件提升其抗外力冲击能力可以有效提升电力系统弹性。为了研究考虑弹性的电力系统薄弱环节识别,首先,基于弹性过程曲线提出了最大供电能力指标来定量刻画系统弹性,构建了最优潮流模型并通过单纯形法求解任意拓扑下电力系统能提供的最大供电能力。然后在此基础上构建多目标优化模型,以破坏元件数目和电网的最大供电能力两个指标作为目标函数,选取智能优化算法对建立的多目标优化模型进行求解计算。仿真结果表明与基于启发式算法相比,本文建立的的多目标优化模型能够有效识别电力系统中对弹性有重要影响的关键元件组合。

计及冷负荷启动时变特性的弹性配电网供电恢复

极端灾害事件引发配电网停电后,利用分布式电源构建孤岛微电网恢复重要负荷供电,能有效提升配电网弹性。现有研究在制定配电网供电恢复策略时大都采用恒定负载模型,未考虑冷负荷启动时负载峰值引起的三相电流不平衡,无法保证孤岛微电网的安全运行。该文提出一种计及冷负荷启动时变特性的弹性配电网供电恢复方法。首先,考虑冷负荷启动特性与停电时间之间的关系,建立与时间相关的冷负荷启动模型,并通过采样法生成负荷功率需求曲线;其次,以加权负荷恢复量最大为目标,考虑微电网功率平衡、电流不平衡度等约束,建立协同区域划分、恢复路径和负荷投运时序的配电网供电恢复模型;再次,对模型进行线性化处理,将其转换为混合整数规划问题进行求解;最后,采用IEEE 37节点配电系统,对所提方法的有效性进行验证。

弹性电网关键技术研究的进展与展望

现代电网发展日益复杂、新的供电威胁与日俱增,特别是在处于大量新能源系统并网发电的发展潮流中,传统的电力系统在遭遇突发冲击或扰动时会显得格外脆弱,已不能满足用户或电力企业愈发严格的用电质量要求。为了使电网在小概率-高损失的事件中仍能保持基本的运行功能,具备抵御性、适应性以及快速恢复能力的“弹性电网”得到了众多学者的青睐,其可有效提高系统的弹性恢复力,增强系统的抗灾抗扰动能力,进而提高系统的整体运营能力。着眼于弹性电网的优化策略,基于弹性恢复力理论阐述了弹性电网的基本架构,根据系统弹性提升的方法分析了发展弹性电网所用到的关键技术,从传统电网到未来电网的演化过程中展望了弹性电网的发展趋势。

故障关联矩阵下弹性配电网可靠性评估

配电网弹性是指系统受到干扰后恢复原有状态的能力,而自然灾害的频发要求配电网不仅在正常条件下能够可靠运行,而且还能够在极端灾害出现时保持必要能力。据此,提出一种基于故障关联矩阵(fault incidence matrix,FIM)的弹性配电网可靠性评价方法。通过建立FIM,使用简化的矩阵代数、布尔运算即可实现配电系统可靠性、弹性和供电能力的显式解析计算,避免了评估过程中故障枚举的重复性搜索工作,节省了计算时间,并且可适用于结构复杂的配电网,易于扩展。最后结果表明:采用文中方法的计算时间仅为约0.055 s,相较于故障扩散算法和分块算法分别减少87%和75%的时间。

基于移动储能和电动汽车V2G的弹性配电网经济性灾后恢复决策方法

近年来,为应对频发的极端事件,配电网弹性提升技术迅猛发展。在实际应用中,技术方案经济成本过高成为制约其应用落地的重要因素。针对上述问题,本文提出了一个融合移动储能与电动汽车并网(V2G)技术的配电网弹性提升方案,其具体目标为优化灾后供电恢复过程中的经济成本,同时确保恢复效能。在灾害初期,通过建立预先的电动汽车调度模型来获取电动汽车的分布状况以及各个V2G站点的最大供电能力。接着,基于实际的道路网络规划和电力负荷数据,决定临时的移动储能(MESS)仓库的安置地点。在灾害后期,将恢复过程中的综合经济成本作为优化目标,通过调整V2G站点的输出和MESS的调度策略来进行优化决策。对所提方法运用多组算例进行了验证,仿真结果表明,所提协同恢复方案在降低系统灾后失电量的同时能够有效改善弹性策略的经济性。

台风灾害下考虑修复不确定性和V2G的弹性城市电网动态供电恢复方法

快速可行的灾后恢复是弹性电力系统的重要一环。提出一种弹性导向的考虑修复不确定性和V2G(vehicle to grid,V2G)的城市电力系统动态供电恢复方法,灾后短期内应用V2G站中的有限电动汽车资源为城市电网提供电能支撑,同时派遣抢修队对故障线路进行抢修作业,实现系统快速恢复。对V2G和电动汽车灾前、灾后行为进行建模,通过灾前自由调度统计各V2G站附近的电动汽车数量,按照响应意愿比例得到灾后阶段各V2G站反向输电功率;对包含行驶行为和修复行为的动态修复行为进行建模,采用滚动时域优化方法决策修复的先后顺序,得到抢修队最优动态修复方案。最后,设计多组算例以验证所提方法的可行性,结果表明,该方法可有效支撑灾后城市电力系统快速恢复,提高系统弹性。

计及动态频率稳定性的弹性配电网预防-紧急协同调度方法

自然灾害引发配电网中发生紧急故障时,利用分布式电源构建孤岛微网对重要负荷进行分区供电,能有效减少停电损失,提升配电网弹性。传统弹性配电网调度方法主要关注故障前后系统的静态安全约束,未考虑微网建立过程中的动态频率特性,无法保证孤岛微网的安全建立。为此,该文提出一种计及微网建立过程中动态频率稳定性的弹性配电网预防-紧急协同调度方法。以运行成本最小为目标,构建配电网预防-紧急协同调度随机优化模型。基于灾前预调度及灾后分区运行方案,量化分析微网建立过程中的功率不平衡,并基于时域离散频率响应模型,建立微网动态频率稳定约束。进一步对模型进行线性化处理,将其转化为混合整数规划问题进行求解。采用IEEE-37节点配电系统,对所提方法的有效性进行验证。

混合量子-经典算法的配电网灾后拓扑重构方法

为及时有效地制定配电网拓扑重构策略以提升负荷快速恢复能力,基于量子计算的优越性,提出混合量子-经典(HQC)算法的弹性配电网灾后拓扑重构方法。首先,构建基于HQC算法的灾后配电网拓扑重构模型,以实现实际场景、优化问题、嵌入算法相应模块在量子计算和经典计算环境下的协作交互过程。然后,将配电网拓扑重构问题构造为无约束离散优化子问题和有约束连续优化子问题,提出量子退火嵌入式交替方向乘子(QA-ADMM)算法,将离散子问题等效映射成量子可解释的伊辛模型后,部署在D-Wave量子退火计算机中,并与经典计算机中连续子问题迭代求解,采用自适应惩罚因子调节机制加速算法收敛。最后,通过IEEE 14、33、69、123以及改进的205节点的不同规模配电系统,分析验证了QA-ADMM算法的有效性、稳定性与可扩展性。结果表明,惩罚因子、目标函数惩罚项系数、量子退火中采样读取次数会影响所提算法的精度和收敛速度;优化问题规模扩大后,所提混合量子-经典算法计算优势更加明显,205节点配电系统算例下,计算效率较经典计算可提升约34%。

面向可中断负荷的弹性配电网负荷智能优化模型

针对常规智能优化模型未能考虑开关操作次数对负荷智能优化的影响,出现配电网负荷智能优化结果不理想,平均计算时间较长的问题,为此提出一种面向可中断负荷的弹性配电网负荷智能优化模型。分析可中断负荷的主要特性以及约束条件,将最小停电补偿成本以及开关操作次数作为目标,构建面向可中断负荷的弹性配电网负荷智能优化模型。采用改进的灰狼算法对模型进行求解,获取配电网负荷优化方案。实验结果表明,所提模型可以有效减少平均计算时间,获取更加满意的负荷智能优化方案。

高弹性电网下新能源消纳研究

新能源发电具有波动性、间歇性等特征,严重影响电力系统的安全稳定运行。随着新能源发电技术不断发展,发电成本不断降低,电力系统中新能源发电比例不断增加,新能源消纳问题日益凸显。为了解决新能源消纳问题,需统筹规划、加强跨领域协同、强化技术创新。文章分析了高弹性电网的概念及特点,简述了高弹性电网与传统电网的区别,详细研究了高弹性电网新能源消纳模式,并给出了高弹性电网下新能源消纳的策略,旨在为新能源消纳提供参考。

高弹性电网环境下配电网智能化规划的实践研究

自从电力工业进入快速发展阶段以来,其智能化规划稳步推进,在供电可靠性、优化资源配置等方面取得了明显成效。但是,在可再生能源大规模接入、电力需求日益增长的情况下,配电网面临着诸多困境。因此,如何在高弹性电网环境下深化配电网的智能化规划已成为当前电力行业亟待解决的重要问题。为此,文章从配电网智能化规划优势、技术应用流程及实践等方面进行分析,以期为高弹性电网环境下配电网的智能化规划深入推进提供助力。

考虑源荷储协调的弹性配电网分布式可再生能源电源配置优化

常规的配电网分布式电源配置优化方法以网损成本优化为主,未充分考虑配电网的弹性需求,影响了电源配置优化的经济性,因此设计了考虑源荷储协调的弹性配电网分布式可再生能源电源配置优化方法。构造弹性配电网分布式电源源荷储不确定集,根据可再生能源输出功率与负荷功率的差值,确定源荷储不平衡功率,确保后续电源配置优化效果。基于源荷储协调构建配电网能源电源配置优化模型,通过调节分布式可再生电源决策变量,应对源荷储的不确定性,从而满足电源配置的期望。优化分布式可再生能源电源最大充放电功率,弥补可再生能源在源荷储协调状态下的功率不平衡缺陷,实现电源的经济性运行。采用对比实验,验证了该方法的电源配置优化经济性更高,能应用于实际生活中。