综合能源系统背景下配电网弹性提升策略研究

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近年来全球气候剧烈变化,导致极端天气频发,造成电网大面积停电,带来了严重的经济损失和政治社会影响。配电网由于与用户直接相连,在极端天气下的正常运行有利于经济发展和社会稳定。因此引入配电网弹性反映在极端天气下配电网减小故障损失并尽快恢复正常运行的能力。配电网弹性提升策略的研究对于抵御极端灾害、减小故障损失具有十分重要的意义。随着综合能源系统的发展,综合能源系统中能源网络间的紧密耦合能够在极端扰动下提供供电支撑、减小故障损失,对配电网弹性的提升提供了重要的研究思路。在综合能源系统背景下,通过对台风天气下故障场景的分析,从极端灾害发生前、发生过程中两个方面进行配电网弹性提升策略研究。因此,本文围绕综合能源系统背景下配电网弹性提升策略展开研究,主要工作如下:(1)以台风作为极端天气的代表,分析了台风对配电网的影响,并基于系统信息熵筛选典型故障场景,用于配电网弹性提升策略的研究。首先分析台风的发展过程与物理特征,建立能够准确描述扰动发展过程并能体现其物理特性的数学模型,通过实际收集到的台风数据对数学模型的验证与分析,证明了其正确性。然后,通过元件的受力分析,分析了元件在台风扰动下的脆弱性,得到了配电网各馈线的故障率。最后,通过模拟台风发展过程中配电网各馈线故障率的变化,生成配电网故障场景集,并采用信息熵筛选的方法,得到配电网在台风扰动下的典型故障场景,用于配电网弹性分析。(2)提出了一种基于关键元件辨识的配电网弹性提升规划配置策略。基于摄动法的灵敏度分析进行关键元件辨识,有针对性地指导燃气轮机和双回线路的规划配置。基于台风风场模型生成的配电网典型故障场景,基于考虑气、热动态特性的最优负荷削减模型模拟配电网在典型故障场景下的运行过程,以弹性、经济性综合最优为目标进行多目标规划,从而优化配置燃气轮机和双回线路的数量及位置。(3)提出了一种基于动态重构的配电网弹性提升策略。由于极端扰动是一个动态演变的过程,随着时间的演变,配电网线路相继发生故障,通过利用动态重构的方法快速反应配电网故障及时与主网相连恢复失电负荷从而提升配电网弹性。根据典型故障场景的故障线路及故障时刻,基于动态重构的配电网弹性提升策略通过失负荷量以及开关操作次数最少的目标函数选择最优动态重构方案。算例的仿真结果证明了所提基于动态重构的配电网弹性提升策略对配电网弹性的提升作用。
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