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

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獻的基礎上,介紹了配電網韌性的概念和內涵,通過與可靠性的對比和與輸電網連鎖故障的類比,闡述了韌性對配電網的意義。

隨后,介紹了配電網韌性的評估矩陣,給出了用于規劃和調度的韌性定量指標,并提出了提升配電網韌性的規劃和調度措施。最后,針對現有研究的不足,指出了當前配電網韌性的關鍵問題和可能的研究方向。

引言

現代社會的繁榮發展依賴于一系列基礎工程設施,它們維系著人們的正常生產和生活。這些基礎工程設施被稱為生命線設施(lifelineinfrastructure),例如電力、交通、通信、供水、供暖等。電力系統是生命線設施的重要組成部分,負責電能的產生和傳輸,是其他生命線設施正常運轉的基礎。大規模的停電事故,不僅會造成巨大的經濟損失,還可能造成政治、社會影響乃至人身傷亡。

大規模停電事故,可能由設備故障、人為操作引起,還可能因極端自然災害導致。極端自然災害,包括颶風(臺風)、地震、洪澇、海嘯和冰災等,都可能給電力系統造成巨大破壞,進而引發大面積停電。近些年來,極端自然災害的發生概率和所造成的停電經濟損失急劇增長。

以美國為例,極端災害已成為導致電網大停電事故的首要因素。據統計,1980年以來,美國共遭受了178起停電損失超過10億美元的自然災害,總損失超過1萬億美元。在10起造成最大損失的自然災害中,7起發生在2004年到2014年之間。2002年以來,58%的大停電事故中,87%造成5萬戶以上的停電事故均由極端災害引起。僅在2012年,停電損失超過10億美元以上的自然災害就有11起。

極端自然災害也給中國電網帶來了很大沖擊。

1980年以來,全球十大成本最為高昂的自然災害中,中國就占了3席[4]。典型的例子如2008年席卷華南、西南、華中、華東的冰災中,20個省市受到影響,13個省市的電力設施遭到破壞,停運線路36740條、變電站2018座,563236基桿塔倒塌,斷線353731處,超過170個縣市停電,直接經濟損失超過104.5億元[5-6]。

為了限制自然災害造成的大規模停電范圍、減小停電損失,需要提高電網應對極端自然災害的能力[7]。配電網處于電網末端,與用戶負荷密切相關,提高配電網的災害應對能力能夠有效縮小負荷停電范圍。與輸電網相比,配電網的災害應對能力較弱[8-9],主要體現在:①配電網自動化程度較低,遠程測量、開關配備不齊全;②配電網的冗余較低,不滿足N-1校驗;③配電網中控制保護手段較為匱乏,特別是低電壓等級配電網的停電恢復仍以人工維修為主;④現有配電網重構、黑啟動研究并不完全適用于極端自然災害下的配電網恢復。

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