基于节点网元的韧性配电网时-空调度序列协同优化负荷恢复策略

为提升配电网的韧性,在更大的时间尺度和空间范围内确保新型电力系统下灵活、高效的电力供应,提出一种新颖的基于节点网元的韧性配电网时-空调度序列协同优化负荷恢复策略,获取配电网灾后场景下的最优负荷恢复序列方案及其调度时刻表。在多智能体代理系统架构下提出节点网元的概念,制定负荷恢复序列方案,通过邻近节点间局部信息的交互获取全局参数信息,作为灾后信息网络受损下负荷恢复优化模型的输入。对灾后负荷恢复模型中的混合整数线性规划问题进行求解,获取负荷恢复路径及修复时刻表,形成由多个分布式电源组成的节点网元以恢复停电负荷,实现检修人员调度和操作人员调度间的协同优化。最后,通过改进IEEE 37节点和IEEE 123节点系统验证了所提协同调度优化模型的有效性。

城市韧性配电网建设与发展路径

城市配电网是电网公司与用户之间的重要连接部分,是保证持续安全供电、维系经济稳定发展、确保社会正常运作的关键。随着城市建设的不断进步、规模的逐渐扩大以及越来越发达的信息化新兴技术,城市配电网系统更复杂、更开放,所面临的未知风险和不确定性因素也将愈加丰富。并且随着全球环境日趋恶劣,极端灾害发生日趋频繁,从而使得城市配电网在极端事件下更加脆弱,极易引发大规模的停电事故。研究城市韧性配电网,提升城市配电网在应对极端事件时的抵御力、恢复力和适应力。文章从城市韧性配电网建设和发展等方面开展调研和讨论,首先详细介绍城市配电网的概念及其建设的必要性,再对城市韧性配电网关键问题的研究现状进行调研,并对其研究方向进行展望。在文献调研的基础上,进一步对临港新片区韧性配电网建设方案提出参考建议,最后针对城市韧性配电网提出进一步的研究方向。

基于载荷均衡的韧性配电网分布式故障恢复

韧性电力系统旨在应对电力系统的极端事件,高效的故障恢复是提高配电网韧性的重要手段。为了提升配电网的韧性,提出了基于载荷均衡的分布式故障恢复方法。首先,相邻馈线终端单元根据故障恢复区负荷、相邻馈线容量及负载率,计算各相邻馈线完成故障恢复后的负载率期望值。然后,各相邻馈线终端单元均以该期望值为目标,分别完成各自的故障恢复路径。最后,根据各相邻馈线的故障恢复路径形成故障恢复区的故障恢复方案。算例分析结果表明,该方法在保证各馈线载荷均衡的前提下可以有效而快速地实现故障恢复。

面向能源互联网的配电网韧性提升研究综述及展望

低概率–高风险极端自然灾害和人为攻击事件的频发对电力系统安全稳定运行造成了严重威胁。随着能源互联网技术的发展,配电网、天然气网、城市交通网络以及信息网络的深度融合为韧性配电网的发展开辟了新的途径。该文首先阐明了在能源互联网背景下发展韧性配电网的必要性,对不同维度主体耦合系统的韧性评估研究现状进行了介绍;然后详细论述了配电网在灾前、灾中、灾后各阶段以及全过程韧性提升策略的建模思路和求解方法;继而归纳了能源互联网背景下配电网与天然气网、交通网以及信息网络深度融合运行时韧性提升策略的研究现状;最后,结合现有工作的不足对未来韧性配电网的研究方向进行了展望。

考虑韧性提升的配电网多资源多目标规划

为提高配电网配置资源的综合效益,提出了一种考虑韧性提升的配电网多资源多目标规划方法。首先,考虑多资源在多种情况下的运行方式和协调方法,建立了多目标的两阶段随机规划模型。在第一阶段就线路加固、储能系统(energy storage system, ESS)布置和联络开关布置做出决策,在第二阶段,将正常、单重线路故障、紧急情况下的运营、可靠性和失负荷成本降低,以实现投资成本与综合目标的折衷。其次,采用阈值法对极端事件下线路损坏的不确定性量化以生成线路损坏的典型场景,模型采用混合整数二阶锥规划求解,最后,在改进的IEEE33节点算例上验证了所提规划方法的有效性,结果表明,面向配电网经济性、可靠性和韧性的多资源规划方法能够有效降低配电网的综合成本,实现投资效益的最大化。

基于CiteSpace的配电网韧性评估与提升研究综述与展望

为系统把握配电网韧性的理论脉络和发展趋势,采用CiteSpace的可视化分析,揭示配电网韧性研究领域的研究动向。研究发现,国内学者关注提高配电网可靠性、风险评估方法、电动汽车影响、电能质量保障、智能电网建设和储能技术提高等方向;国外学者还同时关注了需求响应、主动配电网和优化配置等,且研究重点逐渐从技术方法转向新兴技术和管理方法。通过关键词聚类分析,概括了国内配电网评估、规划与设计、供电可靠性、新能源并网等四大研究方向,以及国外的人工智能与智能电网、可再生能源、电力系统韧性和可靠性三大研究领域。最后对领域内高被引文献进行了分析,可为领域发展和问题解决提供重要启示。

计及配电网韧性的分布式电源选址策略

扰动事件(自然灾害、网络攻击等)严重威胁电网安全稳定运行,分布式电源相关政策和技术的不断演进为配电网韧性的提高及其发展开辟了新的途径和发展空间。为研究分布式电源接入节点对配电网韧性的影响,结合近年来我国部分沿海地区电网常年遭受以台风为主要灾害影响的实际情况,首先在台风灾害模型和系统线路元件强度分析的基础上,构建大量预期故障场景,并根据其信息熵选取典型故障场景。其次,基于所选故障场景重点关注分布式电源选址方法,以关键加权负荷恢复数目最大、负荷电压偏差最小为目标,综合考虑分布式电源数目、功率输出等约束,提出一种兼顾电网线路元件故障率和电网韧性的分布式电源选址的混合整数线性规划模型,然后利用多目标粒子群算法对模型进行求解。再次,在考虑负荷恢复量的基础上结合负荷权重提出合适的韧性评估指标。最后,在算例测试部分,设计可能出现的不同典型场景,所得结果与传统电网韧性提升方法进行对比分析,以验证基于线路元件故障率的分布式电源定容选址规划策略对配电网韧性提高的有效性。所提方案可为韧性配电网建设提供参考。

考虑韧性提升的交直流配电网线路加固和储能配置策略

线路加固和储能配置是灾前规划性防御策略的重要组成部分,可以有效提升交直流混合配电网防灾应急能力.在极端事件频发的背景下提出了考虑线路加固和储能资源配置的交直流混合配电网韧性提升方法,构建两阶段鲁棒优化模型.模型本质上为3层混合整数非线性规划问题,最外层为配电网主动行为,确定线路加固和储能配置策略;中间层为被动行为,确定极端事件发生后的最严重故障集;内层为配电网主动行为,确定灾中配电网故障应对和调度运行策略.基于嵌套列和约束生成算法(Nested Column and Constraint Generation, NC&CG)对3层混合整数线性规划模型进行求解.最后,以9节点直流配网和改进的IEEE-33节点含环交流配网耦合的交直流混合配电网为例进行仿真分析,结果表明所提方法可以有效提升配电网韧性,保障其在极端事件下安全可靠运行.

极端天气条件下的配电网韧性分析方法及提升措施研究

配电网在极端天气下会发生严重的大规模停电事故,而韧性体现了配电网抵御极端灾害、减小故障损失并尽快恢复供电的能力,为完善配电网韧性分析方法,首先量化极端天气对元件故障率的影响,建立反映台风风速与故障率之间关系的数学模型,利用系统信息熵筛选故障场景,确定灾害可能导致的故障规模;其次,结合系统缺供负荷量,构建韧性评估方法;再次,比较传统加固元件与接入分布式电源两种措施对韧性的提升效果,并采用核密度估计方法计算韧性概率分布,全面反映分布式电源对韧性的提升程度;最后,通过实际算例,验证提出方法的有效性和准确性。

城市韧性配电网的发展策略

阐述城市韧性配电网的特点和发展策略,韧性配电网在应对突发事件时的弹性、应变能力,包括韧性配电网的极端模式、评价可持续发展指数、增强事件应变能力的战略。

基于需求响应的配电网韧性提升技术研究

针对频发的极端灾害造成的大规模停电事故,提出了一种计及需求响应的配电网韧性提升技术。梳理配电网韧性基本概念并提出负荷恢复率、分布式能源(distributed generation,DG)利用率两种综合韧性指标,量化评估配电网韧性。建立激励型需求响应节点模型及配电网孤岛韧性模型,针对配电网中DG出力波动性大的特点,提出一种基于需求响应的3阶段配电网韧性提升策略。考虑遭遇极端自然灾害配电网失去主网供电的情形,首先形成初始孤岛,其次利用需求响应技术扩大孤岛范围,最后进行孤岛的动态状态更新。通过IEEE改进33节点算例,详细阐述该策略的3阶段过程,并设置两种情景,通过对比量化指标的评估结果,验证策略的有效性及其韧性提升能力。

台风天气下提升配电网韧性的储能规划策略

极端天气易使配电网遭受巨大经济损失,储能在抵御灾害时具有响应快、灵活性高等特点,能够有效帮助配电网提高韧性强度,减少经济损失,为此提出了提升配电网韧性的储能规划策略。首先基于PHM理论构建了架空线路故障率模型,并以台风为例分析了影响线路故障率的多种协变量。其次,通过“馈线分区”的方式,对配电网各分区进行韧性评估,并在此基础上,构建提升韧性的储能两阶段规划模型,采用列约束生成算法(C&CG)进行求解。最后,以某低压台区配电网为算例进行仿真。仿真结果表明,采取的储能规划方案能在控制投资成本的同时提升配电网韧性。

考虑时序负载的配电网韧性提升方法

风力和光伏发电分布式电源的随机波动特性影响配电网安全稳定运行。通过加入无功补偿装置和储能电源,建立以平抑电压稳定性波动为目标的调度模型,以配电网中24 h的网络损耗的最小值、补偿装置的调节代价与最大电压稳定性指标作为目标函数,应用粒子群优化算法对33节点配电系统建模求解。结果表明,通过对配电网补偿得出每一个时段的电压稳定性指标在0.001~0.002范围内平缓波动,加入补偿设备后配电网络中有功损耗数值约下降了0.03 MW。

台风期间考虑配电终端功能可用性的配电网重构方法

近年来,包括地震、台风、山火等事件在内的极端灾害,给城市配电网的电气和通信控制设备造成了极大的破坏。为此,考虑台风灾害冲击,提出了一种考虑配电终端信息物理功能短时可用特性的配电网受灾和恢复过程仿真方法,用于改进配电网韧性量化评估结果。分析了灾害中储能支撑配电终端信息物理功能短时存续的能力,建立了考虑配电终端可用性的多阶段配电网拓扑重构流程,设计了配电网韧性评估指标和恢复过程仿真算法。针对IEEE 33节点系统算例的研究表明,灾害下配电终端信息物理功能削弱将造成配电网停电损失扩大、韧性水平下降。实验结果说明了所提方法的合理性和有效性。

保证重要负荷不间断供电的配电网储能规划方法

以台风灾害为例提出了保证重要负荷不间断供电的配电网储能规划方法。首先,基于配电网韧性量化,给出了配电网应急响应期间内的年综合失负荷成本模型;其次,为描述灾害的时空特性以及灾害攻击造成的线路故障不确定性,构建了多阶段多区域配电线路故障状态不确定集;最后,考虑规划决策集、多阶段多区域配电线路故障状态不确定集和系统运行集,建立了以线路加固年投资成本、储能配置年投资成本和年综合失负荷成本最小为优化目标的两阶段鲁棒优化模型,并采用column-and-constraint generation (C&CG)算法求解。以IEEE33节点配电网算例和广东某地区实际电网算例仿真分析,结果表明所提规划方法具有较好的韧性提升效果和经济效益,能够有效保证灾害期间重要负荷不间断供电。

含智能软开关与移动储能的两阶段配电网韧性提升策略

针对极端灾害会导致配电网线路断开和负荷失电等问题,提出了以智能软开关与移动储能作为灵活性资源的两阶段配电网韧性提升策略。首先,建立配电-交通耦合网络和灾前两阶段鲁棒优化模型,进行最恶劣光伏功率输出场景下移动储能的灾前部署,求解得到移动储能位置与数量部署方案。然后,基于灾前部署方案,建立多源协同的配电网灾后故障恢复混合二阶锥规划模型,进而考虑智能软开关、移动储能的优化调度及电动汽车充放电,求解得到最优灾后故障恢复方案。最后,通过算例分析验证了该策略的有效性。

电气化交通和城市电网协同韧性提升方法综述

随着电气化交通技术的发展,电气化交通系统与城市电网的相互影响已不容忽视。本文首先从城市电网的韧性视角出发,总结了电气化交通系统与城市电网间的互动方式与耦合技术。接着,从城市电网长期韧性规划、灾前调整预防、灾中应急响应、灾后持续供电四个角度,阐述了电气化交通系统提升城市电网韧性的机制。最后,展望了碳达峰、碳中和政策影响下的城市电网韧性发展趋势,对未来可能的关键研究方向进行了讨论。

计及灵活性资源的配电网韧性研究评述

分布式电源逐渐高比例接入已成为城乡配电网发展的趋势,源、荷、自然环境等各种不确定性因素带来的各种扰动不可忽略,因此配电网需要具备一定的抵御不同扰动并能快速恢复的能力,这种能力被称为配电网韧性。同时,配电网源网荷储各侧灵活性资源可为配电网供需平衡和韧性提升提供一定支撑。如何准确刻画各类扰动事件的影响、有效挖掘源网荷储各侧灵活性资源的协同作用,是研究配电网韧性的关键问题。文章旨在对新型配电网规划、安全稳定运行以及韧性研究给出一定的建设性的思路。首先,介绍了配电网韧性的基本概念,分析了配电网所面临的各类扰动及扰动下配电网韧性特征;随后,归纳了极端灾害类扰动和波动类扰动建模方法和韧性评估方法的研究进展;接着,介绍了配电网在扰动前、中、后三阶段下韧性提升的关键技术;最后,对未来配电网韧性待研究的关键问题进行了展望。

针对虚假数据注入攻击的配电系统韧性提升

随着智能电网的快速发展,针对电力系统的网络攻击事件频发,虚假数据注入(False Data Injection,FDI)攻击成为配电系统最受关注的攻击之一。为了降低FDI攻击给配电系统带来的损失,提出一种针对FDI攻击的韧性提升策略,采用安装安全设备和增设移动储能系统(Mobile Energy Storage System,MESS)的方式,以最小化失负荷和防御成本为目标,提出一个计及抵御FDI攻击能力的多目标优化模型。该模型在满足投资成本限制的基础上,通过优化安全设备安装位置和MESS的移动路线来提升配电系统的韧性,保证供电的可靠性。另外,为了达到MESS的最佳充放电策略,建立了基于Fourier⁃Legendre级数展开的连续函数来模拟储能的能量状态(State of Energy,SOE),从而更真实地反映MESS运作状态。随后运用多目标进化捕食策略(Multiple Preys Based Evolutionary Predator and Prey Strategy,MPEPPS)以得到配电系统可靠性和经济性之间权衡的Pareto前沿。最后,通过IEEE 33节点测试系统验证所提方法在降低系统运行费用与减少系统失负荷的有效性和实用性。