面向系统韧性提升的智能电网调度优化方法研究

发布时间：2020-04-08 17:08

【摘要】：近年来世界范围频发的自然灾害及其影响已引起国际社会的高度关注。在此背景下,传统的可靠性研究已不足以支撑电网的安全运行,韧性的概念应运而生。面向系统韧性提升的智能电网调度优化方法是面向相对确定场景的电网减灾研究的升华。然而,现有的相关研究尚处于摸索阶段,无论是基础概念还是基本原理,仍不够清晰和明确。尤其是落脚到电力系统运行人员最为关心的调度问题,研究还不够深入,辅助决策方法还很匮乏。为此,本文通过对韧性的概念、评估和提升原理进行厘清,提出了传统电力系统中预防-紧急协调的调度方法、综合能源系统中电-气协调的调度方法以及信息-物理融合系统中信息-物理协调的调度方法。本文主要内容及研究成果包括:(1)梳理了纷繁复杂的韧性的基本概念与评估方法,分析了灾害场景下电网调度的基本模型,并从时间层面、对象层面和通信层面分别提出了系统韧性提升的三个基本原理。这三个基本原理分别对应于智能电网建设过程中所涉及到的传统电力系统、综合能源系统以及信息-物理融合系统这三个层次,拟对其逐个击破。本文所提的系统韧性提升基本原理构成了一个三维一体的理论框架,可以用于全面指导电网的系统韧性提升。(2)提出了 一种传统电力系统中预防-紧急协调的调度方法。从电网最基本的组成入手,把预防状态下的发电机出力调整、输电线路开合操作与紧急状态下的发电机出力调整、输电线路开合操作和切负荷操作相融合,通过构造的综合响应框架,实现时间层面的调度优化。综合响应框架的核心模型具有很强的扩展性,其他的调度操作可以通过约束条件扩展的方式加以应用,而本文所设计的嵌套CCG算法可以高效地求解出最优的调度方案。本文的研究不仅验证了线路开合操作这一新兴调度手段的潜力,更验证了预防响应和紧急响应相协调的调度方法可以明显提高电网的韧性。(3)提出了一种综合能源系统中电-气协调的调度方法。考虑到电力系统和其他能源系统日益频繁的交互,本文对电网中的燃气发电机和天然气网络中的电动压缩机进行数学建模,提出一种可以协调电能传输和天然气传输的调度方法,并与传统的独立调度方式进行对比。针对天然气网络中Weymouth方程的非凸性,提出了一种序贯二阶锥算法可以求解得到最优调度方案。本文的研究揭示了传统调度方式可能引发的一种称之为“级联缺供”的连锁效应,而所提出的电-气协调的调度方式可以避免这种效应,提高综合能源系统整体韧性的同时也提高电网和天然气网各自的韧性。(4)提出了 一种信息-物理融合系统中信息-物理协调的调度方法。针对信息-物理融合系统中电网和信息网交互的特点,本文对信息-物理融合系统的运行进行了数学建模,提出了一种信息网络约束的最优潮流模型。由于信息网络的引入,模型具有高度非线性的特点,并且随着系统规模的增大在建模时具有维数爆炸的难题。对此,本文提出了一种扩展最大流的计算方法,将原混合整数非线性模型转化为一个混合整数线性优化模型进行求解。与传统在电网调度过程中忽略对信息网络考虑的方式对比,所提模型可以显著提升系统的韧性,实现灾害场景下电力传输的最优调度。
【图文】：

这个概念最早是由加拿大生态学家克劳福德？斯坦利？霍林（ＣｒａｗｆｏｒｄＳｔａｎｌｅｙＨｏｌｌｉｎｇ）逡逑于上世纪七十年代提出［６１１，用来描述生态系统对于变化吸收的能力。此后，韧性的概念在生逡逑态学、心理学、行为科学以及工程学等诸多领域不断发展。图２－１给出了汤森路透旗下Ｗｅｂ逡逑ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ这一权威学术文献数据库中每年收录的以韧性为主楲的文章数量（这里统计的年逡逑份从２０００年开始，直到；ｆｔ新的２０１７年）。从图中可以直观看出韧性这个概念在近年来受到逡逑了越来越多的关注。逡逑针对关键基础设施的韧性研究可以追溯到美国地震工程多学科研究中心（Ｍｕｌｔｉｄｉｓｃｉ？逡逑ｐｌｉｎａｒｙ邋Ｃｅｎｔｅｒ邋ｆｏｒ邋Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ邋Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ邋Ｒｅｓｅａｒｃｈ，邋简称邋ＭＣＥＥＲ）邋［６２］邋。邋在该地邋震工程多学科逡逑研究中心的研究中，韧性被定义为“社会单元减轻灾害、遏制灾害以及在灾后尽可能减小对逡逑社会的干扰并可缓解未来灾害造成影响的能力”。根据美国国家基础设施咨询委员（Ｎａｔｉｏｎａｌ逡逑Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋Ａｄｖｉｓｏｒｙ邋Ｃｏｕｎｃｉｌ，简称ＮＩＡＣ）于２００９年发布的《关键基础设施的初性：最逡逑终报告和建议》［６３］，韧性是关搖基础设施系统的一种减轻破坏性事件强度和持续时间的能逡逑力。根据美国国土安全部（Ｕ．Ｓ．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＨｏｍｅｌａｎｄＳｅｃｕｒｉｔｙ，简称ＤＨＳ）的《国家基础逡逑设施保护计划》［Ｍ】，韧性是系统抵抗、吸收、恢复或成功适应逆境或条件变化的

到十级情况下电网调度基本模型所造成的系统损失。每一种灾害等级下，均随机产生１00逡逑个灾害场景，因此共可以得到１，000个灾害场景。各灾害场景下ＩＥＥＥ邋ＲＴＳ－９６标准测试系逡逑统在电网调度基本模型作用下的系统运行总成本如图２－５所示，，切除负荷后所能供给的电能逡逑如图２－６所示。为了便于观察结果的变化趋势，图中也一并给出了测试结果的局部加权回归逡逑散点平滑曲线以进行回归分析。逡逑１６逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM73

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 姚剑峰;;电网调度危险点预控及管理对策[J];供电企业管理;2009年04期

2 吴蓓;;新一代电网调度自动化系统[J];中国新技术新产品;2018年24期

3 忻鹏程;;基于智能电网调度技术支持系统的电网稳定运行措施探讨[J];中国信息化;2018年12期

4 马晓磊;马丽亚;;浅析电力无线专网在电网调度的应用[J];电子世界;2019年02期

5 王慧强;;电网调度运行智能防误技术应用[J];农村电气化;2018年07期

6 张波;董君;;电网调度运行中的故障和解决技术研究[J];山东工业技术;2018年17期

7 原泉;;电网调度运行工作中的危险点分析及预控[J];居舍;2018年25期

8 陈巍;;关于电网调度智能监控及防误技术研究[J];通讯世界;2016年24期

9 魏大庆;袁野;;基于地区电网调度系统的调配一体化关键技术[J];信息与电脑(理论版);2016年18期

10 刘嘉宁;潮铸;钟华赞;谢敏;尹一江;刘明波;;电网调度操作过程中的天气风险源建模及分析[J];广东技术师范学院学报;2016年11期

相关会议论文 前10条

1 王波;宋辉;曾亚萍;;基于智能电网调度系统的调度监控平台的设计与实现[A];“决策论坛——公共政策的创新与分析学术研讨会”论文集（上）[C];2016年

2 黄演艺;;关于电力技术在电网调度运行中的实施要点探析[A];“决策论坛——基于公共管理学视角的决策研讨会”论文集（下）[C];2015年

3 张曼;;智能电网环境下对电网调度管理的思考[A];战略性新兴产业的培育和发展——首届云南省科协学术年会论文集[C];2011年

4 张曼;;智能电网环境下对电网调度管理的思考[A];2011年云南电力技术论坛论文集（优秀论文部分）[C];2011年

5 张荣;;对电网调度工作中风险控制的阐述[A];2011年云南电力技术论坛论文集（优秀论文部分）[C];2011年

6 杨春雨;;风险管理在地区电网调度管理工作中应用及研究[A];2011年云南电力技术论坛论文集（优秀论文部分）[C];2011年

7 张曼;;智能电网环境下对电网调度管理的思考[A];2011年云南电力技术论坛论文集（入选部分）[C];2011年

8 张荣;;对电网调度工作中风险控制的阐述[A];2011年云南电力技术论坛论文集（入选部分）[C];2011年

9 杨春雨;;风险管理在地区电网调度管理工作中应用及研究[A];2011年云南电力技术论坛论文集（入选部分）[C];2011年

10 蔡建章;蔡华祥;栾毅;;电网调度一次图纸标准化管理技术措施[A];2010年云南电力技术论坛论文集（优秀论文部分）[C];2010年

相关重要报纸文章 前10条

1 记者 王彦民;甘肃电网调度技术和管理创新促进新能源消纳[N];国家电网报;2018年

2 驻昆山首席记者 朱新国;昆山最高电网调度负荷达452.5万千瓦[N];苏州日报;2017年

3 李斌 王超;发挥电网调度功能 实现新能源优先消纳[N];国家电网报;2017年

4 本报记者 邵捷 祁寿祥;公开电网调度信息 江苏走在全国前列[N];中国电力报;2000年

5 本报记者 孙庆阁;辽宁电网调度安全生产超过5000天[N];东北电力报;2002年

6 许见 汪龙 陈苏华;江苏电网调度权限“下放”[N];中国电力报;2005年

7 李国文 李铁;辽源电网调度实现连续安全运行10000天[N];东北电力报;2011年

8 记者 姚刘权　实习生 万希 通讯员 潘新兴;电网调度从“手动”转为“自动”[N];嘉兴日报;2010年

9 桑学勇　记者 张桂英 见习记者 张斯文;电网调度网络化管理启用[N];黑龙江日报;2010年

10 邓超;成都电网调度通过安全评价[N];西南电力报;2010年

相关博士学位论文 前2条

1 黄刚;面向系统韧性提升的智能电网调度优化方法研究[D];浙江大学;2018年

2 马骞;电网调度决策支持系统的研究[D];华北电力大学（北京）;2005年

相关硕士学位论文 前10条

1 吕节;智能电网调度技术支持系统设计与实现[D];电子科技大学;2018年

2 于海洋;电网调度智能操作票系统的开发[D];东北石油大学;2018年

3 范宏亮;锦州智能电网调度支持系统建设及高级应用的研究[D];华北电力大学;2018年

4 陈晓莉;智能电网调度技术支持系统在衡水电网的应用研究[D];华北电力大学;2018年

5 陈冬雪;晋城电网调度可视化与智能预警分析研究[D];华北电力大学;2018年

6 覃杰;电力市场环境下的电网调度评价体系研究[D];南京邮电大学;2018年

7 刘亚;地方电网调度操作命令票生成系统设计与实现[D];电子科技大学;2018年

8 黄薇蓉;考虑风电并网的电网调度操作风险评估及管控研究[D];华南理工大学;2017年

9 肖芸;测评电网调度能力系统的设计与实现[D];东南大学;2015年

10 罗宇昆;电网调度自动化管理系统的设计与实现[D];西安电子科技大学;2017年

本文编号：2619610