2024-09-23-华南理工大学-面向防灾减灾的电网韧性评估及其恢复力提升_41页_26mb

面向防灾减灾的电网韧性评估及其恢复力提升

一、能源电力安全背景

随着全球气候变化和极端事件频发，电力系统面临日益严峻的挑战。2023年7月，习近平总书记强调加快构建“清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能”的新型电力系统；2024年2月，他进一步指出要统筹国家能源安全，提升科技创新效能，推动能源行业高质量发展。

当前，电力系统呈现“双高”（高比例新能源、高比例电力电子设备）和“双新”（新设备、新技术）特征，极端事件扰动频率增加，系统运行特性日益复杂。环境、安全与经济目标相互制约，系统电压、频率调节能力面临严峻考验。

二、韧性电网的内涵及其评估技术体系

韧性电网的提出背景

韧性（Resilience）最初由理论生态学家C.S. Holling在1973年提出，已广泛应用于多个学科领域。在电力系统中，韧性主要关注系统在小概率、高风险事件中的预防抵抗能力、吸收响应能力及灾后快速恢复能力。与可靠性不同，韧性不仅关注用户侧停电的影响，还关注系统的恢复能力。

韧性电网评估的技术体系

韧性电网评估需考虑以下模型：

• 气象灾害模型：如台风和冰灾模型，通过风速、覆冰厚度等参数预测系统受影响程度。
• 系统故障模型：分析输电线、杆塔等设备的故障概率，结合历史数据和经验模型进行评估。
• 电网响应模型：描述系统在灾害下的响应过程，包括负荷削减、发电调度、配网重构等。
• 系统修复模型：评估修复时间、路程时间、天气影响因子等，以优化系统恢复策略。

韧性指标计算方法

韧性指标包括：

• 时间积分型韧性指标：通过计算系统在不同时间段的负荷损失与恢复量的积分，评估系统整体韧性。
• 改进型韧性指标：引入持续时间因子，考虑系统在极端事件下的长期恢复能力。

三、韧性电网恢复力提升的关键技术

3.1 电力系统韧性的提升措施

• 物理电网韧性提升：通过加强设备抗灾能力、优化应急资源预分配、利用分布式电源和移动储能系统等手段，提高系统在灾害中的抵御能力。
• 灾中动态调度：实时获取灾害信息，动态调整机组出力和负荷，实现多资源协同的频率控制。
• 灾后协同优化：结合移动储能和维修资源，制定快速恢复策略，提升系统恢复效率。

3.2 能源系统的韧性提升措施

• 省域能源系统安全评估：构建多能系统耦合模型，实现电-气-热系统的统一建模与多能流计算。
• 安全性评估指标系统：包括供能不足均值（AEENS）、供电不足均值（AEPNS）、供气不足均值（AEGNS）、供热不足均值（AEHNS）、负荷削减次数（ENLC）和负荷削减概率（LOLP）等。
• 灾害应急响应模型：采用数据-模型混合驱动方法，结合蒙特卡洛模拟，构建适用于不同灾害场景的响应模型，提升系统在极端事件下的恢复力。

四、总结与展望

总结

• 构建了韧性电网评估技术体系，可实现对输配电系统的韧性分析，提升系统在极端事件下的恢复能力。
• 韧性指标需进一步优化，从多阶段、多维度、多时间尺度的角度进行评估。
• 未来研究应考虑系统在极端事件下的恢复能力和恢复成本，以及负荷侧灵活资源在频率控制中的作用。
• 应进一步考虑物理侧和信息侧在极端事件下的综合影响，提出信息空间与物理空间耦合下的最优控制和检修策略，完善应急资源调度方案和抢修策略。

展望

• 推动韧性电网理论研究与工程实践的深度融合，提升电网在极端事件下的安全性和稳定性。
• 强化多能系统协同调度与耦合建模，提高能源系统的整体韧性。
• 借助先进信息技术，实现电网的智能化、柔性化和韧性化，为构建安全、高效、智能的新型电力系统提供技术支撑。