配電網韌性的意義及關鍵問題探究

2017-02-11 09:56:39 電力系統自動化　點擊量：評論 (0)

摘要:極端自然災害的日益頻繁發生和由此造成的大規模停電經濟損失,使配電網的災害應對能力得到了廣泛關注。為了評估配電網應對極端自然災害的能力,配電網引入了韌性的概念。在綜述配電網與相關工程領域韌性研究文

值得指出的是,以上類比僅僅是從故障特性及其對網絡的影響和意義方面進行的。由于輸電網和配電網在規劃設計、運行特性等方面并不相同,故在具體的研究內容和處理方式上,以上類比不再成立。

3 配電網韌性的評估與提升

本節給出了配電網韌性的評估矩陣,以此提出用于配電網規劃調度的韌性指標,隨后討論了提升配電網韌性的措施。

3.1配電網韌性的評估矩陣

評估矩陣是從十分寬泛的角度,對整個配電公司的韌性管理進行評估。它不僅包括配電網本身的韌性,還包括公司組織、人員分配等方面對配電網災害應對的支持作用[34-37]。

評估矩陣從技術(technical)、組織(organizational)、社會(social)和經濟(economical)4個維度(簡稱TOSE)對配電網韌性展開評估。其中,技術維度描述了配電網(包括電力設備、它們之間的相互聯系,以及整體系統)遭受極端災害時維持原有運行狀態的能力;組織維度是指電網公司管理重要設備,執行災害決策、行動措施等關鍵行為的能力;社會維度是指災害引起公司、政府等機構正常服務缺失所造成的影響及其應對能力;經濟維度是指減小災害所造成直接或間接經濟損失的能力。

另一方面,對于TOSE的每個維度,韌性又包含魯棒性(robustness)、冗余性(redundancy)、有源性(resourcefulness)和迅速性(rapidity)4個屬性(簡稱4R’s)。其中,魯棒性描述系統在維持自身功能的情況下,承受外界壓力或擾動的能力;冗余性描述備用設備或系統在災害中的可用性;有源性描述投入資源(人力、物力)維持系統關鍵功能的能力;迅速性描述系統快速恢復關鍵功能、減小停電損失的能力。

將TOSE和4R’s相互組合成4×4階的矩陣,矩陣中的每個元素代表了配電網韌性的一個評估方面。配電網韌性就可以用這個矩陣進行評估,評估結果涉及配電網的規劃運行、電網公司的應急管理、停電造成的用戶經濟損失等多個方面。

3.2用于配電網規劃和調度的韌性指標

在配電網規劃和調度中,需要設計定量計算指標,作為規劃方案與調度策略的評價標準和優化目標。

由于規劃調度的目的是提高配電網自身的災害應對能力,因此選取評估矩陣的技術維度設計韌性指標。在技術維度的4個韌性屬性中,魯棒性和迅速性描述的是系統在極端災害中的動態過程,亦即系統受災害影響的結果;而冗余性和有源性描述的是系統在災害中影響結果的手段,它們的作用效果最終體現在系統的動態響應中[38]。因此,可以利用配電網在災難后的動態響應曲線,從魯棒性和迅速性兩方面定義用于配電網調度運行的韌性指標[39-43],它可以體現韌性4個屬性的共同影響。

配電網系統在災害過程中的典型響應曲線見圖1。圖中,t0為災害發生時刻;t1為配電網功能恢復正常的時刻;Q(t)為配電網的功能函數。