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含微能源网的配电网弹性提升策略研究

含微能源网的配电网弹性提升策略研究

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作者：张瑞曦东南大学

学位级别：硕士

近些年来,全球范围内的极端气象频繁发生,造成大规模停电及经济损失,使得配电网弹性得到广泛的关注。极端自然灾害属于小概率、高风险事件,使得对于配电网应对极端自然灾害能力的研究缺乏数据支撑,相较于正常运行状态下的可靠性研究而言... 详细信息

近些年来,全球范围内的极端气象频繁发生,造成大规模停电及经济损失,使得配电网弹性得到广泛的关注。极端自然灾害属于小概率、高风险事件,使得对于配电网应对极端自然灾害能力的研究缺乏数据支撑,相较于正常运行状态下的可靠性研究而言,更加困难。同时,随着燃气轮机、燃料电池等可控分布式电源的不断发展,其在极端事件下对重要负荷的支撑作用也逐渐被发掘。本文完成的主要工作如下:（1）从源网荷三个方面,给出所研究配电网的各初始要素模型,提出了适于高风险低概率灾害事件的故障场景生成方法。研究了弹性配电网在极端灾害的条件下存在的支撑电源的类型,作为灾害过程中重要负荷用电的能量来源;利用数据驱动和模型驱动的方法,建立了台风扰动模型和元件故障概率模型,在此基础上采用蒙特卡洛模拟法生成随机故障场景,作为后续研究的原始拓扑,弥补灾害数据不足的问题;在负荷方面,利用考虑气象因素的反向传播（Back Propagation,BP）神经网络算法形成电热负荷的预测模型,作为后续研究的负荷需求。（2）对灾害过程中的孤岛划分、固定可控分布式电源的出力以及灾后线路的修复策略进行优化,提出了考虑热电相关性、互补性以及微能源网不同运营模式的配电网弹性提升运行策略。首先在额定状况下,结合当前线路拓扑的故障状态,以支撑负荷的功率价值最大为优化目标,对配电网进行划分;其次,以微能源网作为灾中支撑配电网重要负荷的能量来源,在每个孤岛中,由微能源网对划分范围内的负荷进行供电,考虑其在不同运营模式下的优化策略;最后,在具备线路修复的条件后,合理安排修复资源,最小化修复过程中的经济损失。上述问题均可以通过分段线性化的方式转化为混合整数线性规划问题,利用分支定界法、ε-约束法求解。求得的结果可以为配电网在极端灾害中的运行提供指导,形成的仿真结果也可以作为配电网弹性评估中动态指标的依据。（3）提出了包含静态指标和动态指标的配电网弹性评估体系,分别用来衡量配电网正常运行时的性质以及极端自然灾害下的实际表现,按照同样的方法进行评估。首先由影响配电网弹性的静态和动态指标出发,依据指标的易获取性、指标的相互关系以及贡献度出发筛选核心指标体系。之后将指标标准化,利用熵权法和层次分析法分别计算客观权重和主观权重,形成综合权重。最后利用升半梯形隶属度函数,对指标进行模糊综合评价,通过动态指标评分确定改造线路,通过静态指标评分确定需要提升的因素,指导配电网弹性提升工作。

关键词：随机故障场景生成孤岛划分微能源网出力优化线路修复优化弹性评估

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