应对非常规安全风险的新型电力系统规划、运行与控制关键技术专栏

文摘   2024-12-29 11:00   北京  


编者按:“双碳”背景下我国将加快建设新能源占比逐渐提高的新型电力系统,电力系统形态特征和安全风险都在发生变化。与此同时,近年来世界范围内严重自然灾害、蓄意攻击等极端事件愈发频繁,外部运行环境变化引发的非常规风险超出了传统电网安全防御标准,严重威胁电力系统安全稳定运行,导致大停电风险增加。为更好应对新型电力系统背景下的各类非常规风险,亟需统筹电网内部运行控制新要求、外部环境风险新规律,从源端事件建模、系统致灾机理、安全风险评估、多元协同规划、灾前预防控制以及停电应急恢复等多方面开展研究,降低因极端事件引发大面积停电造成的经济损失和社会影响,补强非常规安全防御短板,保障我国能源电力安全。为展示该领域在国内外的最新进展,交流学术和技术成果,《中国电力》编辑部特邀中国电力科学研究院有限公司屠竞哲教授级高工、华北电力大学李少岩副教授、山东大学孙润稼副研究员担任特约主编,组织“应对非常规安全风险的新型电力系统规划、运行与控制关键技术”专栏现将专栏文章进行汇编,以飨读者!


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01

计及新能源场站黑启动时空支撑能力的分区目标网架优化

作者:王瑞欣, 孙吉广, 刘艳, 程伦, 许婷, 孙广辉

单位:国网河北省电力有限公司;华北电力大学 电气与电子工程学院

摘要:为提升新型电力系统的非常规安全防御能力,提出了计及新能源场站黑启动时空支撑能力的分区目标网架优化方法。首先,基于新能源场站黑启动时空支撑能力定义了扩展黑启动电源;其次,以最小化分区内电气距离之和和分区间联络线数目为优化目标,将扩展黑启动电源转化为分区数量约束,并同时计及功率平衡、分区连通性、灵活性资源等约束,建立了计及扩展黑启动电源的分区目标网架整数线性规划模型;最后通过仿真系统验证了所提方法有助于新能源场站黑启动分区恢复决策。





02

考虑源网协同支撑作用的含新能源电力系统网架重构决策优化方法

作者:周健, 冯楠, 季怡萍, 冯煜尧, 王帅, 李少岩

单位:国网上海市电力公司电力科学研究院;华北电力大学 电气与电子工程学院

摘要:面对复杂多变的国际形势和日益增多的极端事件,研究新能源高比例接入下的系统恢复方案,对完善新型电力系统安全防御体系具有重要意义。在此背景下,提出一种含新能源电力系统网架重构决策优化方法。首先,基于核密度法对新能源出力不确定性进行分析建模;其次,考虑新能源并网和运行对网架强度的要求,实现了新能源多场站短路比约束的线性化建模;在此基础上,建立了能协同新能源、储能、常规机组和输电网络恢复的网架重构优化模型,并提出双层优化策略以提升模型求解效率。基于新英格兰10机39节点系统的算例结果验证了所提方法的有效性。





03

考虑柔性资源协同互动的配电网灵活性评估方法

作者:刘志文, 李岩, 邵冲, 范心明, 曾庆辉

单位:南方电网能源发展研究院有限责任公司;广东电网有限责任公司佛山供电局

摘要:提出一种考虑柔性资源协同互动的配电网灵活性评估方法。首先,构建包含协同调节能力、协作效益质量和电网可靠性三方面的灵活性评估指标体系;其次,采用高斯混合模型构建了典型运行场景,采用层次分析法和随机森林模型分别确定评估指标的主观权重与客观权重,并通过双层评估流程,计算得到各典型场景下的评估指标值;然后,根据典型场景的出现概率,加权得到各个柔性资源接入方案的综合灵活性评估指标值;最后,通过54节点配电网算例分析,验证了所提方法的可行性和有效性。





04

基于改进凸松弛的新能源电网概率最优潮流快速计算方法

作者:崔伟, 柴龙越, 王聪, 王炜, 汪莹, 杨仑

单位:国网电网有限公司西北分部;西安交通大学 自动化科学与工程学院

摘要:现有概率最优潮流计算侧重于概率计算方法的设计和改进,难以从本质上提高概率最优潮流的计算效率。为此,以交直流新能源电网为研究对象,考虑风电、光伏发电的不确定性,建立交直流互联新能源电网概率最优潮流模型。首先,提出一种改进凸松弛技术处理非线性非凸潮流方法,将其转化为凸规划形式下的概率最优潮流模型;其次,利用Nataf变换处理非正态分布随机变量间的相关性,进而采用结合拉丁超立方采样技术的蒙特卡罗模拟法(monte carlo simulation,MCS)进行求解以降低MCS的计算量;最后,通过改进的IEEE 39节点、118节点以及500节点系统验证所提方法的有效性。



引文信息

王瑞欣, 孙吉广, 刘艳, 等. 计及新能源场站黑启动时空支撑能力的分区目标网架优化[J]. 中国电力, 2024, 57(10): 143-149.

Ruixin WANG, Jiguang SUN, Yan LIU, et al. Optimization of power system black start partition target network taking into account the black start space-time support capability of new energy station[J]. Electric Power, 2024, 57(10): 143-149.


周健, 冯楠, 季怡萍, 等. 考虑源网协同支撑作用的含新能源电力系统网架重构决策优化方法[J]. 中国电力, 2024, 57(10): 150-157.

Jian ZHOU, Nan FENG, Yiping JI, et al. A decision-making optimization method for network reconfiguration of power system with new energy considering the synergistic support of source-grid[J]. Electric Power, 2024, 57(10): 150-157.


刘志文, 李岩, 邵冲, 等. 考虑柔性资源协同互动的配电网灵活性评估方法[J]. 中国电力, 2024, 57(10): 158-165.

Zhiwen LIU, Yan LI, Chong SHAO, et al. Distribution network flexibility evaluation method considering collaborative interaction of flexible resources[J]. Electric Power, 2024, 57(10): 158-165.


崔伟, 柴龙越, 王聪, 等. 基于改进凸松弛的新能源电网概率最优潮流快速计算方法[J]. 中国电力, 2024, 57(10): 166-171.

Wei CUI, Longyue CHAI, Cong WANG, et al. Fast calculation method of probabilistic optimal power flow for renewable dominated power grid based on improved convex relaxation[J]. Electric Power, 2024, 57(10): 166-171.



专栏特约主编简介——屠竞哲

屠竞哲,博士,正高级工程师,主要从事电力系统运行控制与安全防御方向的研究工作,具有丰富的理论和实践经验。参与国家自然科学基金2项、国家重点研发计划2项,主持/参与国家电网公司科技项目20多项,负责10余项我国特高压交直流重大工程系统研究,连续7年支撑国调中心开展国家电网运行方式计算。发表EI检索论文45篇(其中第一作者论文27篇),授权国家发明专利19项,编制技术标准9项(其中国家标准4项),参与编写专著3部,获得科技奖励18项(其中省部级/行业级奖励7项)。在IEC、CIGRE、IEEE PES、IET、中国电机工程学会等知名团体组织均有学术兼职,并担任IET、中国电机工程学报、电力系统自动化、电网技术等多个国内外学术期刊审稿人。


专栏特约主编简介——李少岩

李少岩,男,博士,华北电力大学副教授。担任《Power System Protection and Control》AE、《浙江电力》青年编委、IEEE PES电力系统动态技术委员会(中国)电力系统恢复技术分委会秘书长。主要从事新型电力系统安全防御与恢复控制、韧性评估与主动提升研究,主持国家自然科学基金项目1项,河北省自然科学基金项目1项,国家重点研发计划子课题1项,企业联合攻关项目10项。近年来,以第一或通讯发表SCI/EI期刊论文20余篇,授权发明专利10余项,获河北省技术发明二等奖1项、云南电网科技进步一等奖1项,持燕赵英才服务卡A卡。


专栏特约主编简介——孙润稼

孙润稼,山东大学电气工程学院副研究员,主要从事电力系统黑启动及恢复控制人工智能在电力系统中的应用等方面研究。担任IEEE PES交直流混联电网安全稳定分析技术分委员会秘书、IEEE PES济南分会司库,IEEE Transactions on Power Systems、IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems等多个领域顶级SCI期刊审稿专家。主持国家自然科学基金青年项目及山东省自然科学基金青年项目各1项,发表IEEE Transactions on Power Systems 等SCI/EI检索论文15篇,授权美国、欧洲发明专利各1项、国家发明专利3项。


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编辑:邵美琦
校对:于静茹
审核:张红宪
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