构建高弹性城市能源系统的关键技术

城市能源系统结构复杂且脆弱,容易受到极端事件的影响,“高弹性”成为城市能源系统建设新目标。首先,剖析高弹性城市能源系统建设面临的“结构脆弱-环境恶化-协调不足-恢复复杂”四大难题,明确高弹性城市能源系统的研究边界,分析“弹性城市”面临的自然灾害、环境恶化、人为干预三类威胁,总结能源结构优化带来风险、多能流网架协调复杂和信息物理通信安全存在威胁的三个典型特征;其次,按照“物理-信息-应用”三个层面提出建设高弹性城市能源系统的九类关键技术,分别阐述各类技术的发展现状,讨论其主要特征;最后,从物理层、信息层和应用层分别对高弹性城市能源系统的未来研究与发展路径进行了展望,为逐步建立智慧能源网络、智能控制系统以及安全供需体系,完善城市能源风险应急管控措施,加强城市能源供应保障,强化重要能源设施,增强能源网络安全防护提出建议。     

含微网的新型配电系统可靠性评估综述

简要介绍了分布式发电及微网的特点,总结了国内外微网技术的研究现状.指出微网的接入改变了配电网辐射状的结构,使得配网潮流双向流动,微网的孤岛运行以及微网内分布式电源输出功率的不确定性都将给配电系统的可靠性评估带来新的问题.对分布式电源建模较多地考虑自身特性而未能从微网角度考虑计及与配电系统的相互影响、孤岛划分策略以及负荷...     

特约专栏主编寄语

新能源发电是开发利用新能源的最主要方式,是实现我国能源清洁低碳转型,解决能源安全和环境污染问题的必由之路.随着新能源的快速发展,我国新能源装机容量飞速增长,已成为世界最大的新能源基地.但是,新能源的规模化发展给电力系统的规划、运行及装备制造等带来巨大挑战.     

台风灾害下配电系统受损评估研究

台风灾害会造成配电系统多个元件同时故障而导致大面积用户停电。为研究台风灾害对于配电系统的破坏影响,提出台风灾害下配电系统受损情况评估方法。为描述台风特征对元件故障概率的影响,基于台风影响历史数据,使用随机森林算法建立元件脆弱性曲线。在元件模型建立后,使用时序蒙特卡洛模拟法评估配电系统的实时和累计电量及用户损失。为提升评估效率,引入故障模式后果分析法,使用最小路法生成故障影响报表,更快地确定失电负荷节点。最后通过RBTS-BUS6测试系统和广州地区的实际系统进行算例分析,验证了所提算法的有效性。结果表明：台风对配电网的影响具有延时性,配电系统受损情况与元件维修时间和维修资源数量相关。     

综合考虑自然灾害与人为攻击的电-气互联系统优化配置方法

电-气互联系统是一种典型的综合能源系统,综合能源系统能有效应对环境问题与能源危机,但日益频发的极端事件为其发展带来巨大挑战.传统恢复力相关研究大多只考虑极端自然灾害对系统的影响,并未考虑自然灾害和人为攻击同时发生的情况.传统优化配置相关研究主要基于长时间的运行经济性,而对基于恢复力的设备优化配置鲜有研究.为提升综合能源...     

台风灾害下基于V2G的城市配电网弹性提升策略

近年来,以台风为代表的极端自然灾害导致城市配电网停电事故频发,给城市电网的持续供电带来挑战。在电动汽车（EV）用户群体数量快速增长的背景下,针对上述问题,提出了一种基于车辆并网（V2G）的城市配电网弹性提升策略,以增强城市电网应对台风灾害的能力。首先,建立配电网元件故障率模型,通过随机抽样生成台风灾害下的配电网故障场景;其次,考虑即将到来的台风灾害对道路拥堵情况及用户出行意愿的影响,搭建了灾害前期EV调度模型;然后,基于消费者心理学理论,制定灾后反向输电激励响应机制,引导V2G站点内的EV参与供电恢复;最后,考虑配电网重构及V2G站点反向充电,制定V2G参与的灾后供电恢复策略。由算例分析可知,与应急发电车相比,V2G参与供电恢复的方案经济性及恢复效果更优,验证了所提弹性提升策略的可行性与有效性。     

计及间歇性新能源的弹性城市电网输配电协同供电恢复方法

极端灾害频发,给大规模接入新能源的城市电网运行带来巨大挑战。为此,提出一种计及间歇性新能源的城市电网输配电协同供电恢复方法,以提升规模化接入新能源的城市电网系统弹性。针对新能源不确定性建模,提出了一种基于高斯Copula的新能源离线概率建模和实时更新方法,通过实时更新场景预测刻画其出力时变不确定性。基于预测场景,建立了一个计及负荷转供的城市电网双层供电恢复模型。该模型考虑主动的输电系统-配电系统协同优化,通过调整负荷分布、网络重构以及应急资源实时调度进行供电恢复,最小化系统失电量。所提双层供电恢复模型在上层优化各区域高压配网与输电系统运行边界,在下层求解各区域高压配网的重构及应急资源实时调度方案,通过检验输电网交流潮流判断计算过程是否结束。由仿真结果可知所提城市电网输配协同供电恢复方法可有效提升系统弹性,在极端灾害下可保证输电网线路潮流不越限并有效降低系统切负荷量。     

考虑氢混燃机动态混氢特性的电-气互联系统优化调度

电–气互联系统是综合能源系统的重要组成部分,燃气机组是其中关键的能源耦合元件,而随着能源系统低碳化转型,燃气机组掺氢燃烧发电的技术应运而生。传统氢混燃机相关研究大多只考虑固定掺氢比运行的情况,并未考虑机组动态调整掺氢比运行的影响。传统电–气互联系统优化调度相关研究主要面向运行经济性,而对计及氢混燃机的能量与备用统一出清鲜有研究。为此,该文提出了一种考虑氢混燃机动态混氢比的电–气互联系统优化调度方法,基于动态混氢特性建立氢混燃机精细化模型,并通过电解水制氢技术为氢混燃机提供氢气来源,配置储氢罐和储气罐作为联合体为系统提供备用;采用二项式松弛方法对氢混燃机耗气流量方程进行线性转化,将原有非凸非线性模型转化为混合整数线性规划模型求解;最后通过仿真验证所提方法的有效性,分析不同场景下系统运行状态,实现了“风电–电解水制氢–氢混燃机”模式下风电消纳潜力的深度挖掘。     

基于GIC无功损耗严重度指标的电网地磁暴易损区识别方法

首先分析了电网在不同感应地电场强度和方向条件下各变电站无功损耗的变化规律,定义了变电站地磁感应电流(GIC)无功损耗严重度指标,指标本身仅对实际的无功损耗做归一化处理,未改变各变电站之间无功损耗大小的相对关系。基于该指标提出了给定系统中易受地磁暴灾害区域的识别方法,可以为地磁暴影响下的电网规划和系统调度人员的操作提供依据。最后以750 kV规划电网为例,验证了所提指标和方法的可行性。     

能源转型下弹性电力系统的发展与展望

我国正处在能源转型的关键时期,电力系统对构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系意义重大。然而能源转型下的电力系统呈现不确定性、开放性、复杂性等特点,使得现代电力系统在极端自然灾害和人为攻击下变得更加脆弱,其运行风险急剧增大。该文以能源转型下的弹性电力系统发展展开讨论,首先从内在要求和外在驱动两方面阐述了发展弹性电力系统的必要性。而后重点介绍了弹性电力系统的概念,包括详细的定义、特点及研究方向。继而在文献调研的基础上,从电力一次系统和网络安全两个层面论述归纳了弹性电力系统研究的关键技术,并最终对我国能源转型下的弹性电力系统发展作展望。