交直流混合配电网韧性提升关键技术（2023）-中国农业大学_25页_2mb

报告摘要

交直流混合配电网韧性提升关键技术总结

核心内容

本报告围绕交直流混合配电网的韧性提升关键技术展开，重点探讨了如何在兼顾经济性与韧性的前提下，优化配电网的规划与资源配置。报告提出了一系列基于数据机理融合、博弈论方法和多维度均衡规划的策略，以应对极端天气、自然灾害以及网络攻击等对配电网运行安全和供电可靠性带来的挑战。

主要观点

交直流混合配电网发展驱动因素
- 供电能力不足：城市负荷密集、乡村供电半径大、电动汽车并网需求增长。
- 调控能力不足：分布式光伏并网导致功率波动、电压越限、传统调控手段不灵活。
- 新型直流源荷增多：包括分布式光伏、电动汽车快充桩等。
韧性提升目标
- 提升配电网在极端事件下的恢复能力，保障重要负荷持续供电。
- 在小概率高损失的极端事件下，平衡经济性与韧性，实现投资边际的优化。
极端事件与风险
- 极端事件具有小概率-高损失特点，难以预测。
- 灾害可能导致过度投资，需合理评估风险和损失。
- 灾后恢复时间长，需提升配电网的故障恢复与应急供电能力。
关键技术与策略
- 数据机理融合的灾损建模：通过高斯混合模型（GMM）与故障机理分析，实现对风涝等极端事件下配电网元件损坏概率和节点负荷失电概率的精准预测。
- 博弈论方法：将多目标优化问题转化为多主体博弈问题，采用Nash均衡方法，实现韧性与经济性的协调优化。
- 双层优化模型：以最小化停电损失和投资成本为目标，建立均衡规划模型，实现资源配置的最优解。
- 交直流混合配电网的多元资源协调：包括网络重构、VSC（电压源变换器）调控、移动储能（如电动汽车）等资源的协同恢复策略，提升系统整体韧性。

关键信息

1. 数据机理融合的风涝灾害下配电网灾损建模

数据驱动：利用历史气象数据，通过GMM建模，得到规划期极端事件气象要素的时空分布概率密度函数。
机理驱动：基于气象要素，结合配电网元件的物理特性，计算其损坏概率和节点失电概率。
算法流程：分为数据驱动和机理驱动两阶段，最终输出各节点负荷失电概率。

2. 韧性与经济效益均衡的配电网灾前综合资源配置

多主体博弈模型：通过Nash均衡方法，协调不同子目标（如韧性、经济性）的优化，确保各子目标的物理含义与量纲不变。
案例分析：采用熵权法与Nash均衡策略，对比不同投资方案下的恢复效果。结果显示，均衡规划方案在95%以上的极端场景下减少超过56%的停电损失，同时减少40.4万元投资成本。

3. 交直流混合配电网韧性提升的关键技术

VSC调控策略：根据故障场景，灵活选择VSC控制方式（如Vf控制、PQ控制、VDC-Q控制），以提升系统恢复能力。
交直流线路互联：通过功率互供和故障支援，提升系统灵活性与恢复能力。
电动大巴V2G技术：利用电动汽车的移动储能特性，增强系统在极端事件下的恢复能力。
协调恢复模型：结合网络重构、VSC和移动储能系统，实现故障恢复过程中的多资源协同调度，提高恢复效率。

实施方案与优化结果

VSC优化结果：
- 在交流线路故障时，VSC控制方式选择灵活，可实现不同负荷恢复量。
- 在直流线路故障时，VSC运行模式需考虑容量与工况限制，以保障系统稳定。
协调恢复模型：
- 以恢复重要负荷最大为目标，综合考虑交直流配电网与交通网络的约束条件。
- 恢复效果显著：Case 3（网络重构、VSC、电动汽车三者协调）实现90% I类负荷恢复、84% II类负荷恢复、51% III类负荷恢复，总恢复率达82%。

结论

交直流混合配电网在提升供电能力、调控能力及应对极端事件方面具有显著优势。通过数据机理融合建模、多主体博弈优化和多元资源协调策略，能够实现韧性与经济性的均衡发展。未来应进一步挖掘直流配电的潜力，提升系统恢复能力，保障生命线负荷持续供电。

汇报提纲

兼顾经济性与韧性的配电网均衡优化技术
面向韧性提升的交直流混合配电网多元资源协调优化策略

参考文献

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