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。

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。

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。

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。

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。

考虑灾前预防和灾时响应状态下的弹性配电网提升策略研究

近年来极端自然灾害事件发生的频率逐渐增加,为提高灾害下配电网的抵御能力以及尽量减少灾害对电网造成的严重后果,学者们开始对弹性配电网进行研究。针对极端天气下配电网的不同状态变化过程,文中提出了一种考虑灾前预防和灾时响应两种状态下的配电网弹性提升策略。在灾前预防状态,以线路加固费用最小为目标函数,结合不同加固措施下的弹性效果进行讨论,确定在有限的加固费用下的最佳线路加固方案;在灾时响应恢复状态,采取含有分布式电源的网络重构恢复供电措施,以网络有功损耗和电压偏移为目标函数建立最优潮流模型,并采用二阶锥松弛技术和big-M法对约束条件进行优化,从而将混合整数非线性问题转化为二阶锥问题。最后以IEEE33节点测试系统为例,对比采取不同措施前后的弹性指标,验证了所提方法的有效性。

考虑智能软开关电压支撑的城市配电网弹性提升方法

近年来台风、暴雨等极端天气对电力系统的安全造成巨大影响,电力系统的弹性成为人们关注的热点。配电系统弹性是系统应对极端事件的预防、抵御、响应及快速恢复供电的能力。提出了一种考虑智能软开关(soft open point,SOP)和分布式电源(distributed generation,DG)的配电系统弹性提升方法,在多阶段弹性提升过程中考虑了DG规划、主动孤岛运行、SOP快速故障隔离和供电恢复。首先建立了SOP数学控制模型和考虑SOP的配电网供电恢复模型;然后提出了多阶段弹性评估指标和方法,建立了含SOP的多阶段混合整数线性规划模型,并考虑了每个阶段的网络拓扑和操作约束;最后在IEEE 33标准算例上进行分析计算,验证了所提弹性提升方法的有效性。

基于V2G与应急通信的配电网信息物理协同快速恢复方法

随着新型配电系统的快速发展,配电网与通信网络的相互依赖程度逐渐加深。在极端灾害发生后,一方面,配电网失电后的恢复控制需要依靠通信网络的有效支撑,灾后使用电动汽车与电网互动(V2G)恢复负荷电力供应的过程,同样离不开通信网络的引导作用;另一方面,通信网络的正常运行依靠配电网的电力供应。因此,为解决配电网灾害后电力网络与通信网络交互影响下的负荷恢复问题,提出了一种基于V2G和应急通信的配电网信息物理协同快速恢复方法:在灾害发生后,通过调配搭载无线通信基站的无人机前往通信故障区域构建应急通信网络,从而迅速恢复对区域线路开关的控制能力与对电动汽车的引导能力,进而引导电动汽车前往车辆并网站形成分布式电源并控制配电网拓扑重构,以恢复负荷的电力供应。该方法基于灾后无人机与电动汽车的调度约束以及配电网的运行约束,建立了配电网信息物理协同恢复模型,并通过配电网和交通网耦合算例验证了所提方法的有效性。

考虑智能软开关的配电网检修运行协同决策

针对软开关并网运行能够提升配电网供电弹性、优化电网运行结构的特性未能实现应用的问题。提出了一种考虑智能软开关的配电网重构检修协同优化方法。建立以最小网损为目标的配电网重构模型,综合考虑检修成本与运行成本,建立配电网重构检修协同优化决策模型与求解方法。采用改进的IEEE 33系统进行算例分析,仿真结果显示采用重构检修协同优化后,系统平均网损减小了35.57%,系统整体电压偏差减小了原来的17.2%,验证了考虑智能软开关的配电网重构检修协同优化可以有效提升配电网运行经济性与安全性。

考虑孤岛微电网建立过程功率冲击的弹性配电网主动预防调度

配电网发生紧急故障时,通过构建孤岛微电网对重要负荷进行分区供电,可以缩小停电范围,提升配电网弹性。然而,孤岛微电网建立前线路上流通的功率会对微电网产生阶跃型功率冲击,所造成的频率失稳可能会导致微电网无法安全建立。为此,该文提出一种考虑孤岛微电网建立过程中功率冲击的弹性配电网主动预防调度方法。通过在灾前进行机组组合、网架重构,并限制线路上的流通功率,减少断线故障发生时微电网内的功率冲击,保证灾后孤岛微电网的安全可靠建立。首先,以调度成本和负荷损失量最小为目标,建立考虑功率冲击的配电网灾前-灾后协调调度随机优化模型;然后,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快速求解;最后,采用IEEE 13节点配电测试系统,对所提预防调度方法的有效性进行验证。

弹性配电网灵活性评价方法及关键技术研究

针对当前技术评估弹性配电网灵活性较差的问题,提出新型的研究方法。构建一套智能化评估系统,设计一套电网数据信息评估方法,提高了弹性配电网灵活性评价能力。试验表明,本研究方法评估误差低、精度高,能够为下一步技术研究奠定基础。

含智能软开关的配电网多阶段弹性力学映射与评估

弹性是衡量电网抵御扰动及故障后快速恢复能力的指标,其评估涉及对扰动的抵御、响应及恢复等多阶段过程。目前大多数研究利用仿真结果或历史数据的统计分析评估系统弹性。该文建立基于多阶段弹性力学映射的配电网模型,充分考虑系统的运行状态及物理特性,从应对扰动的抵御能力及故障后的恢复能力两个角度进行弹性的多阶段评估。对含智能软开关(SOP)的支路进行弹性力学映射,分析其在正常运行和供电恢复中的作用。通过IEEE 33节点系统与IEEE123节点系统验证多阶段弹性力学映射评估的合理性和有效性,分析SOP对配电网弹性的影响,验证其对弹性提升的作用,比较和探讨SOP的安装位置和控制量对弹性的影响。

基于混合整数规划的弹性配电网灾后修复计划

弹性配电系统要求配电网在遭遇严重自然灾害后应具有迅速恢复供电的能力,而恢复电力供应的前提是修复受损的配电网络,因此需优化配置应急检修工作以减少负荷中断的时间间隔。对此,提出辐射状配电网灾后修复计划优化方法。首先,分析了配电网弹性指标与停电损失之间的关系;其次,以停电损失最小化为目标函数,采用软优先级约束建立配电网恢复供电修复计划的混合整数规划模型;最后,通过算例分析验证所提方法的有效性。

面对极端扰动事件的城市弹性配电网评估指标体系

弹性配电网是有恢复力的配电网,不仅要满足正常环境下的可靠运行,更需要能在极端扰动事件(如自然灾害、人为攻击等)发生时维持必要的功能。目前大多数配电网评估指标体系都是针对配电网规划和运维管理建立的,还没有一整套完整的城市弹性配电网评估指标体系。首先,基于层次分析法建立一套实用的城市弹性配电网评估指标体系,包括3类一级指标、8类二级指标和52个三级指标,并详细介绍各种指标的含义和计算方法;其次,采用综合主、客观权重的最优赋权法计算各种指标的权重,并根据正指标、负指标、中性指标划分情况,科学确定单项指标的评分标准;最后,通过对某区配电网恢复能力进行评估,验证城市弹性配电网评估指标体系的有效性和科学性。

面向弹性提升的智能配电网远动开关优化配置模型

信息物理系统的深度融合为配电网动态、远程控制提供了技术支持。远动开关(RCS)可以在配电网遭受极端事件攻击后隔离故障,缩小故障区范围,参与网络重构恢复负荷。提出了RCS的鲁棒优化配置模型,在规划阶段完成配置RCS,以实现遭受极端事件后配电网失负荷损失最小化。基于防御-攻击-防御(DAD)框架,在第1层,规划人员确定RCS配置方案。针对规划后的系统,在第2层,攻击者寻找最严重的攻击方式。在第3层,运行人员考虑N-K的多重故障传播影响,通过RCS隔离故障并重构网络形成由分布式电源供电的微电网恢复负荷。3层相交互以提升配电网在最严重攻击方式下的负荷恢复效果。采用列约束生成算法求解模型,通过改进IEEE 37节点系统验证了模型的有效性。

面向弹性配电网防灾减灾的组件重要度评估方法

极端灾害事件日益频发,电力系统在小概率、大影响灾害事件下的弹性指标受到学术界、工业界的广泛关注。无论在灾害前的组件加固策略或者灾害期间的组件抢修策略中,若能够考虑灾害特性、系统运行等因素,动态辨识对配电网弹性提升更为有效的关键组件,将大大提高配电网防灾减灾的能力。面向弹性配电网防灾减灾,提出组件重要度评价指标与评估方法。首先,基于比例风险模型建立考虑天气、老化等因素影响的故障率模型,基于逆变换采样法生成灾害故障场景。其次,在每个场景中,假设组件i始终在线、始终离线两种情形,分别计算配电网弹性恢复最优方案。然后,对比两种恢复方案下系统弹性变化,评估组件i重要度指标。最后,建立收敛条件以保证评估精度。算例验证了评估指标与评估方法的有效性。

台风灾害下的弹性配电网研究综述与展望

近年来,由于全球气候变暖、生态系统破坏等影响,世界范围内极端气象灾害频发,对配电网造成的影响和带来的损失已不容忽视,亟需建立能够预防、抵御极端灾害并快速恢复关键负荷的配电网,即弹性配电网。首先介绍弹性配电网的定义与特征,而后聚焦台风这一极端天气灾害,综述现有的弹性配电网在配电网规划、灾前预警、灾后恢复、弹性评估与弹性提升等方面的研究成果,并以此为基础展望未来弹性配电网发展方向。