配電網(wǎng)韌性的意義及關鍵問題探究

2017-02-11 09:56:39 電力系統(tǒng)自動化　點擊量：評論 (0)

摘要:極端自然災害的日益頻繁發(fā)生和由此造成的大規(guī)模停電經(jīng)濟損失,使配電網(wǎng)的災害應對能力得到了廣泛關注。為了評估配電網(wǎng)應對極端自然災害的能力,配電網(wǎng)引入了韌性的概念。在綜述配電網(wǎng)與相關工程領域韌性研究文

在圖1所示系統(tǒng)功能曲線中,魯棒性是指系統(tǒng)在災害中保持功能的程度,迅速性是指系統(tǒng)功能恢復到正常狀態(tài)的速度?？紤]這兩個因素,有不同的韌性指標定義方式[47]。值得注意的是,系統(tǒng)功能曲線描述了配電網(wǎng)在某個具體災害中的響應情況,所以由此定義的指標,也只能夠描述配電網(wǎng)在此災害下的韌性。將這些指標應用于配電網(wǎng)的規(guī)劃設計或是調度策略時,需要構建配電網(wǎng)的故障場景集,通過綜合各個場景的指標得到用于規(guī)劃或調度的配電網(wǎng)韌性指標。

3.2.1以面積定義韌性指標

此指標是配電網(wǎng)韌性最為常見的定義方式,將指標定義為系統(tǒng)功能損害部分與時間的積分[48],即

式中:R1為配電網(wǎng)韌性指標。

此韌性指標的物理意義是系統(tǒng)功能在自然災害中的缺失面積,它同時考慮了系統(tǒng)的魯棒性和快速性。

在簡化處理時,可以將系統(tǒng)功能曲線簡化為一個三角形,此時系統(tǒng)韌性指標就等于系統(tǒng)功能減低最大值和恢復時間乘積的一半[49]。對于韌性相同的系統(tǒng),其在系統(tǒng)功能降低最大值和恢復時間的平面上,就是一條雙曲線。后續(xù)還可以考慮在此平面的不同區(qū)域引入不同權重,以符合不同調度員的調度需求。

另外一種類似的指標定義方式為

3.2.2以概率定義韌性指標

此指標將魯棒性和迅速性分開衡量。通過設定系統(tǒng)功能在災害中最低程度q*和最長恢復時間t*的容許值,將系統(tǒng)韌性指標定義為系統(tǒng)滿足設定值要求的概率[35],即

在配電網(wǎng)中存在不確定性時,可以采用此韌性指標。

3.2.3考慮調控成本的韌性指標

在根據(jù)功能曲線定義的韌性指標基礎上,可以進一步考慮配電網(wǎng)調控運行的成本[52],即

式中:S為系統(tǒng)響應,即前文定義的韌性指標;T為恢復成本;α為權重。

在配電網(wǎng)中,T一般取開關動作成本或功率傳輸成本等[53]。

3.3提升配電網(wǎng)韌性的措施

3.3.1提升配電網(wǎng)韌性的規(guī)劃措施

配電網(wǎng)規(guī)劃可以提高配電網(wǎng)的冗余性和有源性,進而改善其在災害中的魯棒性和迅速性。為了提高冗余性,可以在配電網(wǎng)中配備燃氣輪機、柴油發(fā)電機等常規(guī)備用機組,以及風力發(fā)電機、光伏電池、儲能電池等分布式發(fā)電。在輸電網(wǎng)或上游線路遭到破壞時,這些發(fā)電設備可以從配電網(wǎng)末梢提供備用功率支持。同時,規(guī)劃時還可以在配電網(wǎng)中設置常開的饋線聯(lián)絡開關,在配電網(wǎng)故障時通過這些開關實現(xiàn)拓撲變換,提供備用供電路徑。

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