我国电力系统停电事故自组织临界性的研究

基于自组织临界性及分形的思想,通过分析1981—2002年我国电网重大停电事故,揭示了我国电网停电事故的自组织临界性特征,并构建了全国电网及东北、华中和西北区域电网停电事故的标度-频度模型。通过研究如何用沙堆模型来描述电力系统的自组织临界性,提出了先建立各网省局等规模稍小电网的实时动态沙堆模型从而形成一个沙堆群的模型来模拟整个全国电网的设想。     

电网停电事故的自组织临界性及其极值分析

对复杂电力系统灾变以及电网发生连锁性大停电事故机理的研究表明，自组织临界性是电网停电事故的特征。极值理论主要以极值为研究对象，传统上被用来预测海啸、地震、洪水等自然灾害。文中将极值理论应用于电网停电事故的自组织临界性的研究中，在电网停电事故的标度一频度幂律分布特征下，证明了停电事故发生规模的极值分布为极限收敛于Ⅰ型渐近分布。利用计算公式以东北及西北电网的停电事故为例，进行了初步的计算分析。     

基于异质元胞自动机的电网停电机理仿真模型

为研究互联电网大停电的机理,提出了异质元胞自动机模型并将其用于模拟互联电网。首先,定义了元胞、同质邻居元胞、异质邻居元胞、元胞自动机模型、元胞自动机状态及故障传递规则;其次,将区域电网用元胞自动机进行模拟,并考虑不同区域电网之间的相互影响,建立了异质元胞自动机模型;随后,在电网受到大扰动和小扰动的情况下,利用异质元胞自动机模型对分区后的IEEE 118节点系统进行停电事故仿真,仿真结果表明各区域电网和整体电网大停电事故的标度-频度满足幂律分布,验证了此模型的可行性;最后,将异质元胞自动机模型与元胞自动机模型进行对比,并结合电网实际数据,结果表明此模型能更好地模拟互联电网大停电事故。     

用复杂网络理论分析电网连锁性大停电事故机理

针对世界上连续发生的电网连锁性大停电事故,论述了长期以来采用的还原法的思想方法已不完全适应对电网整体动态特性的研究。简述了复杂网络的基本概念;综述了应用复杂网络理论,对美国和中国电网大停电事故的部分数据统计分析的结果。发现电力系统的无标度特性:大停电的规模与出现的概率具有幂律特征,而电网的自组织临界性是发生连锁性大停电事故的内在动力。提出建立实时动态的全国沙堆模型,为预测大停电事故提供实时信息和应用复杂网络的控制理论对电网关键节点进行保护和控制,以缓解大停电事故发生的设想。     

基于相对值法的区域电网停电事故自组织特性分析

考虑到电网的规模处于不断增长的过程中,给出了用电网总装机容量对损失负荷取相对值,来分析电网停电事故自组织临界特性的方法。通过对东北、西北电网1981—2002年和1981—2010年2个时间段内停电事故数据相对值的分析,不同历史时段的大规模停电事故服从幂律分布,进一步证明了中国区域电网具有自组织临界性的典型特征。该方法用于事故损失数据处理后,排除了电网随时间生长对自组织临界特性的影响因素,便于以事故损失数据对电网危险程度进行分级,同时还可以对不同规模的电网事故数据进行横向比较,得出的宏观结果可以供电网的调度运行及规划部门参考。     

电力系统大停电的自组织临界现象

应用复杂系统理论,通过分析美国电网大停电事故的部分数据,深入探讨了电力系统大停电规模与频率之间的幂律关系以及大停电规模分布的分形分维特征,提出了大停电现象可以用自组织临界性的概念来加以解释的观点.结合Hurst指数,进一步说明了存在着对电力系统大停电进行预测的可能.     

广州配电网故障停电事故的自组织临界特征

利用配电网可靠性的统计数据研究配电网停电事故的自组织临界(SOC)特性能为提高配电网运行水平、改善供电可靠性提供理论依据。因此,在广州市10 k V配电网可靠性统计数据的基础上,选取了故障停电事故的停电时户数和停电持续时间为分析对象;然后,利用最小二乘法,在双对数坐标系下,对分析对象的标度和频度的关系进行线性拟合,通过F检验,校核标度、频度的线性相关关系,初步验证了10 k V配电网故障停电事故的SOC特性;最后,给出了SOC特性对配电网运行的指导意义。     

基于ARMA-GABP组合模型的电网大停电事故损失负荷预测

损失负荷作为衡量大停电事故风险的重要指标,如何对其进行准确预测对于电网的安全运行具有十分重要的参考意义。选取1981—2016年东北电网和西北电网的大停电事故损失负荷作为实验数据进行分析,为消除电网发展对数据分析产生的影响,采用相对值法对电网大停电事故损失负荷进行处理。根据实验数据的特点,将损失负荷相对值的数据结构分解为线性和非线性残差部分,建立自回归滑动平均(ARMA)模型和遗传算法(GA)优化的误差反向传播(BP)神经网络组合模型,对东北电网大停电事故进行综合分析与预测。将所提模型的预测结果与单一模型和ARMA-BP模型的预测结果相对比,结果表明,所提模型的预测精度更高,预测效果较为理想。为进一步验证该预测模型的有效性,将西北电网大停电事故数据代入预测模型,实验结果表明该预测模型在电网大停电事故损失负荷方面具有良好的预测效果。     

特高压同步电网构建方案论证及安全性分析

目前,我国电网基本实现了全国互联,全国形成了东北-华北-华中、华东、西北、南方 4个主要同步电网。未来我国同步电网的构想中将东北-华北-华中电网调整为华北-华中-华东同步电网,以特高压为骨干网架,全国形成华北-华中-华东、西北、东北、南方 4个主要的同步电网。特高压同步联网可实现长距离、大容量输电,促进跨大区、跨流域水火电互济和更大范围资源优化配置提供网架支持,避免出现通过 500kV交流线路联接大区电网存在的动态稳定问题,同时可解决 500kV电网短路电流超标问题。     

台风天气下电网薄弱线路辨识与停电事故模型

为研究台风天气下电力系统的连锁故障演化,提高电网的应对能力,选用Yan Meng风场模型计算台风天气下输电线路的故障率。首先,结合线路潮流的停运概率模型,制定计及电网拓扑结构的线路脆弱度指标;然后,对现有停电模型进行改进,建立一种包含时间、空间、强度三要素的台风天气电网停电事故模型;最后,以宁德电网为例,仿真分析了玛莉亚台风期间该电网的薄弱线路,验证了所建模型的可行性。仿真结果表明,可用事故幂律曲线的分维值对台风天气下电网整体稳定性进行评估。     

我国跨区域电力资源配置前景分析

分析我国东北、华北、华东、华中、西北和南方六大电网的中长期电力平衡趋势和输出输入电能的关系，指出决定区域电网之间联网方式和联系强度的主要因素，预测未来跨区电力交换规模，展望全国跨区互联电网的前景。     

大停电自组织临界特征的若干问题探讨

对电力系统大停电的自组织临界特性的若干重要的问题进行了详细的讨论，包括大停电发生规模的幂率分布特征，分形特征及1/f噪声特征。该文利用国内的一些资料数据对我国电力系统的大停电的概率分布进行了回归分析，并在国内外研究工作的基础上从大停电持续时间分布的角度，对大停电的1/f噪声特性进行了近似证明，其结果和Bak等人在理想沙堆模型上得到的结果基本一致。     

电网复杂性及大停电事故的可靠性研究

从电网连锁故障的近似整体模型的统计分析、动态特点和风险评估入手,探讨了近期关于电网复杂性和连锁故障机理的一些研究进展。众多学者对北美电力可靠性协会(NERC)提供的北美地区15年的事故数据进行分析,发现其事故概率和事故规模近似服从幂指数律,并具有集群特性。学者们提出了多种连锁故障模型来阐释连锁故障的机理。进一步研究发现,电网是一个具有自组织临界特性的网络,其网络演变特性必然导致系统趋向临界状态,而系统临界负荷状态下连锁大停电事故的风险大大增加。要削减和预防电网连锁故障的发生,就需要寻找降低系统风险的作用力, 并建立一个综合评估框架来进行分析和研究。     

复杂系统理论在电力系统中的应用研究展望

国内外电网在过去十多年来曾发生多次由连锁故障导致的大停电事故,引起人们对电网安全的高度重视,促使人们深入研究连锁故障传播机理。近年来,关于复杂系统理论,特别是复杂网络理论的研究取得了重要进展。应用复杂系统理论为分析和研究大停电和连锁故障传播机理提供了一种新的视角,有助于从整体上掌握电力网络的复杂性,并讨论相应的动力学特性。主要从复杂网络、自组织临界性以及电网与通信网络的耦合关系这3个方面对近年来电力系统连锁故障建模以及电网脆弱性分析方面的研究进行综述,并展望相关重要研究课题与方向。     

中国电网行业发展效率及区域差异分析

电网行业的发展效率及区域差异情况直接影响和决定着中国电力工业与社会经济转向高质量发展的进程。选取2010—2016年国家电网有限公司下属27家省级电力公司数据为研究样本,基于DEA-Malmquist指数模型,从整体和区域视角对电网企业的发展效率、区域差异进行了实证分析。研究表明：样本期内,中国电网行业全要素生产率总体上处于较高水平,但已呈现出缓慢降低趋势,主要因为技术进步速度的减缓;其中北京、天津、上海、江苏、陕西的电网分业全要素生产率呈上升趋势,浙江、湖南、重庆、辽宁、吉林、新疆保持稳定态势,其余省市则处于下降趋势;华北、华东、华中、东北、西北、西南六大分部的区域差异比较明显。     

“十三五”输电网发展重点研究

十三五”是中国全面建成小康社会的关键时期,是实现能源电力发展方式转变的重要战略机遇期。根据中国“西电东送、北电南送”电力流特点,未来国家电网发展将呈现东北、西北、西南为送端,华北、华东、华中为受端的基本格局。在总结分析“十二五”国家电网发展成就的基础上,系统阐述了电网发展面临的形势和任务,提出“十三五”期间国家电网发展重点,要加快建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网,促进大型煤电、水电、核电、可再生能源基地集约开发,实施大规模、远距离输电,实现能源资源在全国范围优化配置,推动能源结构调整和布局优化,促进资源节约和生态环境保护,保障能源可持续安全供应。