考虑微能源网支撑作用的配电网韧性评估方法和提升策略研究

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随着全球气候变化,极端自然灾害造成电力系统大规模故障的事件愈发频繁发生。引入韧性概念来评估配电网在极端灾害下减小故障造成的损失并尽快恢复到正常供电状态的能力,具有十分重要的价值。随着综合能源技术的不断发展,越来越多的微能源网将接入配电网,配电网韧性评估及提升工作不仅需要考虑终端多类型能源需求的满足程度,还要重点关注多能互补的支撑作用,尤其是输气管道多采用地埋式设计的天然气系统对地表自然灾害的强抵御能力。针对所面临的上述新形势,当前研究还未能形成科学系统的解决方案,难以实现微能源网与配电网在事故处置中全过程协同。
  为此,本文提出了一种台风灾害下考虑微能源网支撑作用的配电网韧性评估方法及全过程应急处置策略,具体工作如下:
  首先,结合配电网在极端灾害下的系统功能曲线,从终端多类型能源需求角度提出了配电网韧性评估指标,基于结构可靠性理论建立了配电网元件故障率模型,利用系统信息熵筛选故障场景,提出了韧性评估流程。
  其次,在配电网抵御与适应灾害阶段,建立了微能源网内各微源数学模型,提出了微能源网处于脱网运行状态下的滚动停电管理方案,考虑了用户冷热电负荷的关联性和储能装置剩余容量对下一阶段的影响,提出了基于改进粒子群算法的模型求解方法。
  再次,在故障恢复阶段,建立了考虑微能源网支撑作用的配电网故障恢复模型,包括决策故障抢修方案的主问题和制定某一抢修方案下各时段孤岛划分、负荷控制及微源出力方案的子问题,主问题与子问题交替迭代,制定最优的故障恢复策略。
  最后,以改进的PG&E69节点配电网为算例进行了验证。结果表明,本文所提韧性提升策略能够利用微能源网有效提升配电网韧性,并且考虑两阶段间的协调也能够最大限度地发挥储能装置等时序性元件的作用。算例结果验证了韧性分析方法的有效性和提升策略的实用价值,对未来配电网的规划与运行有重要的指导意义。
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