摘要 :
近年来，随着全球气候剧烈变化，极端自然灾害发生的频率急剧增长，已发展为导致大规模停电事故的首要因素，严重威胁着社会秩序和经济发展。在此背景下，引入弹性的概念来反映配电网在遭受小概率-高损失的极端扰动时，最小化扰动影响下的负荷停电范围...
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近年来，随着全球气候剧烈变化，极端自然灾害发生的频率急剧增长，已发展为导致大规模停电事故的首要因素，严重威胁着社会秩序和经济发展。在此背景下，引入弹性的概念来反映配电网在遭受小概率-高损失的极端扰动时，最小化扰动影响下的负荷停电范围，减少故障过程中的负荷损失，尽可能保证关键负荷供电并迅速恢复断电负荷的能力。对配电网弹性进行详细建模与科学评估是指导配电网抗灾减灾的重要理论基础，更是建设新一代弹性智能配电网的必然要求。同时，随着综合能源系统(Integrated Energy System，IES)的飞速发展，配电网与其他能源网络的耦合日益紧密，电、气、热等能源间的多向转换及互补协调赋予了配电网更多灵活可靠的供电资源，可在极端扰动导致大面积停电时为配电网提供供电支撑，减小配电网负荷损失并加速恢复过程，体现出多能协调对配电网弹性的提升作用，为配电网弹性研究指明了新的方向。因此，本文围绕考虑多能耦合的配电网弹性建模与评估方法展开研究，主要工作如下:
(1)提出了电-气-热IES分布式状态估计方法。基于加权最小二乘准则(Weighted Least Square，WLS)建立了IES状态估计模型，将各能量耦合设备上的能量转换关系作为等式约束以体现多能协调。根据双线性理论，分别推导了配电网、气网、热网的双线性量测模型，将IES状态估计等价转化为由两个线性估计和一个起连接作用的中间非线性变换组成的三阶段凸优化问题。将各阶段进一步分解到电、气、热三个能源网络中，基于改进交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers，ADMM)对IES状态估计进行分布式求解，快速精确地获取IES全局运行状态，为弹性建模与评估提供完整可靠的数据基础。
(2)建立了考虑多能协调的配电网弹性模型。以台风为极端扰动的代表，结合台风对配电网的影响机理建立了台风扰动模型，基于元件脆弱性模型获取配电线路故障率来量化扰动影响，采用非时序蒙特卡洛模拟法生成配电网故障场景。基于最优负荷削减策略建立了考虑多能协调的配电网响应模型，并在模型中充分考虑气网和热网的动态特性，准确地模拟了扰动影响下IES中各能源网络的实际运行过程，分析了多能协调对配电网故障后的供电支撑作用和弹性提升效果，为弹性评估提供量化指标来源。
(3)提出了考虑多能耦合的配电网弹性评价指标体系与评估方法。在全面分析弹性影响因素的基础上选取配电网弹性评价指标，并扩展指标维度，引入与气网和热网相关的多能指标来量化多能协调对配电网弹性的影响。通过基于模型和数据的关联性分析综合确定评价指标间的关联关系，采用网络层次分析法(Analytic Network Process，ANP)构建了基于网络层次结构的配电网弹性评价指标体系。基于权重优化组合模型对指标主客观权重进行融合，实现了指标综合赋权。采用模糊综合评价法获取考虑多能耦合的配电网弹性综合评价结果，为面向配电网弹性提升的IES联合规划与优化运行提供参考。
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摘要 :
在电力市场环境下，由于技术原因或者电力市场的商业保密要求，互联电网各子系统之间无法实现完备潮流基础数据的实时同步共享。在仅基于内网和边界节点处的实时量测信息对外网等值参数进行计算时，现有灰箱等值方法要求已知外网典型运行方式数据，且...
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在电力市场环境下，由于技术原因或者电力市场的商业保密要求，互联电网各子系统之间无法实现完备潮流基础数据的实时同步共享。在仅基于内网和边界节点处的实时量测信息对外网等值参数进行计算时，现有灰箱等值方法要求已知外网典型运行方式数据，且假设当前状态与典型方式等值参数有相近或者大小一致的关系，而实际中两者的关系并不确定，甚至可能完全不满足灰箱等值约束的要求，由此可能带来较大的等值误差。因此，黑箱外网静态等值成为保证互联子网独立潮流安全分析结果准确性的关键技术。现有黑箱等值方法普遍存在参数估计值不稳定且等值精度较低的严重问题，针对这一点，本文主要研究工作如下：
① 提出一种基于改进支路开断模拟直流法的黑箱外网静态等值方法。将外网等值为双端口的简化Ward等值模型，在支路开断模拟直流法原有的增量潮流模型基础上，增加了网络电纳增量乘以电压相角增量的二次项关系，并以此来构建等值转移电纳与边界关联节点电压相角增量之间的线性关系，然后在上述线性关系基础上实现转移电纳的高效求解。最后以IEEE39节点双端口网络构建仿真算例进行静态安全分析仿真，验证所提方法的正确性和有效性。
② 提出一种基于支路开断模拟灵敏度法的黑箱外网静态等值方法。将外网等值为简化Ward等值模型，再利用支路开断潮流的灵敏度来构造等值转移导纳与边界关联节点电压幅值和相角增量之间的线性关系，然后在上述线性关系基础上采用最小二乘估计方法实现转移电导和电纳参数的高效求解。该方法可适用于双端口和三端口网络的等值计算，适用范围更广。最后以IEEE39节点双端口和三端口网络、以及广东—香港双端口网络为仿真算例进行静态安全分析计算，并将两种新方法进行对比，验证了第二种新方法的等值精度更高，等值效果更好。
③ 提出两种考虑外网修正扩展 Ward 等值的状态估计方法。一是无需外网提供状态信息的考虑外网扩展Ward等值的状态估计方法。该方法采用扩展Ward等值模型来表示外网，内网状态估计时，外网量测信息只包括外网等值发电机的电压幅值和有功输出，其中电压幅值等于边界节点的电压幅值、有功输出等于零。二是考虑外网扩展电压源支路Ward等值模型的状态估计方法。该方法基于已有外网扩展电压源支路Ward等值模型，提出了相应等值阻抗参数和状态参数的计算方法，且基于该模型在进行内网状态估计时同样不需要外网提供任何状态信息。所提两种修正方法均避免了外网等值状态和内网的不匹配问题，最后通过对IEEE39节点双端口网络进行仿真分析，验证了所提方法在提高含外网等值的内网独立状态估计精度上的有效性；并通过对两种修正方法进行实用化比较，验证了第二种方法更便于与实际系统已有状态估计程序进行拼接的优点。
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