配電網韌性的意義及關鍵問題探究

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

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

在圖1所示系統功能曲線中,魯棒性是指系統在災害中保持功能的程度,迅速性是指系統功能恢復到正常狀態的速度。考慮這兩個因素,有不同的韌性指標定義方式[47]。值得注意的是,系統功能曲線描述了配電網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在此災害下的韌性。將這些指標應用于配電網的規劃設計或是調度策略時,需要構建配電網的故障場景集,通過綜合各個場景的指標得到用于規劃或調度的配電網韌性指標。

3.2.1以面積定義韌性指標

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

式中:R1為配電網韌性指標。

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

在簡化處理時,可以將系統功能曲線簡化為一個三角形,此時系統韌性指標就等于系統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,其在系統功能降低最大值和恢復時間的平面上,就是一條雙曲線。后續還可以考慮在此平面的不同區域引入不同權重,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,將系統韌性指標定義為系統滿足設定值要求的概率[35],即

在配電網中存在不確定性時,可以采用此韌性指標。

3.2.3考慮調控成本的韌性指標

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

式中:S為系統響應,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提升配電網韌性的措施

3.3.1提升配電網韌性的規劃措施

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

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