值得指出的是,以上類比僅僅是從故障特性及其對網(wǎng)絡(luò)的影響和意義方面進(jìn)行的。由于輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)在規(guī)劃設(shè)計、運(yùn)行特性等方面并不相同,故在具體的研究內(nèi)容和處理方式上,以上類比不再成立。

 

3 配電網(wǎng)韌性的評估與提升

 

本節(jié)給出了配電網(wǎng)韌性的評估矩陣,以此提出用于配電網(wǎng)規(guī)劃調(diào)度的韌性指標(biāo),隨后討論了提升配電網(wǎng)韌性的措施。

 

3.1配電網(wǎng)韌性的評估矩陣

 

評估矩陣是從十分寬泛的角度,對整個配電公司的韌性管理進(jìn)行評估。它不僅包括配電網(wǎng)本身的韌性,還包括公司組織、人員分配等方面對配電網(wǎng)災(zāi)害應(yīng)對的支持作用[34-37]。

 

評估矩陣從技術(shù)(technical)、組織(organizational)、社會(social)和經(jīng)濟(jì)(economical)4個維度(簡稱TOSE)對配電網(wǎng)韌性展開評估。其中,技術(shù)維度描述了配電網(wǎng)(包括電力設(shè)備、它們之間的相互聯(lián)系,以及整體系統(tǒng))遭受極端災(zāi)害時維持原有運(yùn)行狀態(tài)的能力;組織維度是指電網(wǎng)公司管理重要設(shè)備,執(zhí)行災(zāi)害決策、行動措施等關(guān)鍵行為的能力;社會維度是指災(zāi)害引起公司、政府等機(jī)構(gòu)正常服務(wù)缺失所造成的影響及其應(yīng)對能力;經(jīng)濟(jì)維度是指減小災(zāi)害所造成直接或間接經(jīng)濟(jì)損失的能力。

 

另一方面,對于TOSE的每個維度,韌性又包含魯棒性(robustness)、冗余性(redundancy)、有源性(resourcefulness)和迅速性(rapidity)4個屬性(簡稱4R’s)。其中,魯棒性描述系統(tǒng)在維持自身功能的情況下,承受外界壓力或擾動的能力;冗余性描述備用設(shè)備或系統(tǒng)在災(zāi)害中的可用性;有源性描述投入資源(人力、物力)維持系統(tǒng)關(guān)鍵功能的能力;迅速性描述系統(tǒng)快速恢復(fù)關(guān)鍵功能、減小停電損失的能力。

 

將TOSE和4R’s相互組合成4×4階的矩陣,矩陣中的每個元素代表了配電網(wǎng)韌性的一個評估方面。配電網(wǎng)韌性就可以用這個矩陣進(jìn)行評估,評估結(jié)果涉及配電網(wǎng)的規(guī)劃運(yùn)行、電網(wǎng)公司的應(yīng)急管理、停電造成的用戶經(jīng)濟(jì)損失等多個方面。

 

3.2用于配電網(wǎng)規(guī)劃和調(diào)度的韌性指標(biāo)

 

在配電網(wǎng)規(guī)劃和調(diào)度中,需要設(shè)計定量計算指標(biāo),作為規(guī)劃方案與調(diào)度策略的評價標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)化目標(biāo)。

 

由于規(guī)劃調(diào)度的目的是提高配電網(wǎng)自身的災(zāi)害應(yīng)對能力,因此選取評估矩陣的技術(shù)維度設(shè)計韌性指標(biāo)。在技術(shù)維度的4個韌性屬性中,魯棒性和迅速性描述的是系統(tǒng)在極端災(zāi)害中的動態(tài)過程,亦即系統(tǒng)受災(zāi)害影響的結(jié)果;而冗余性和有源性描述的是系統(tǒng)在災(zāi)害中影響結(jié)果的手段,它們的作用效果最終體現(xiàn)在系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)中[38]。因此,可以利用配電網(wǎng)在災(zāi)難后的動態(tài)響應(yīng)曲線,從魯棒性和迅速性兩方面定義用于配電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的韌性指標(biāo)[39-43],它可以體現(xiàn)韌性4個屬性的共同影響。

 

配電網(wǎng)系統(tǒng)在災(zāi)害過程中的典型響應(yīng)曲線見圖1。圖中,t0為災(zāi)害發(fā)生時刻;t1為配電網(wǎng)功能恢復(fù)正常的時刻;Q(t)為配電網(wǎng)的功能函數(shù)。

 

 

由圖1可見,系統(tǒng)正常運(yùn)行時,系統(tǒng)功能是100%;在災(zāi)害過程中,系統(tǒng)功能會迅速下降,而后隨著恢復(fù)措施的執(zhí)行以及災(zāi)害的減弱而逐漸上升;配電網(wǎng)檢修完畢、恢復(fù)正常供電后,系統(tǒng)功能重新回到100%。

 

對于不同的配電網(wǎng)控制目標(biāo),縱軸系統(tǒng)功能的選取可能不同[45-46]。當(dāng)研究配電網(wǎng)在極端災(zāi)害中的韌性時,系統(tǒng)功能通常選擇為配電網(wǎng)負(fù)荷、特別是配電網(wǎng)關(guān)鍵負(fù)荷的供電功率或供電收益[18-20]。