在配電網(wǎng)投入經(jīng)費有限的條件下,如何選擇備用設(shè)備和智能設(shè)備的種類、接入方式和地點,在自然災(zāi)害中給配電網(wǎng)調(diào)度運行以最有力的支持,是提升韌性的配電網(wǎng)規(guī)劃所應(yīng)當解決的問題。

 

3.3.2提升配電網(wǎng)韌性的調(diào)度運行措施

 

在配電網(wǎng)調(diào)度運行中提升系統(tǒng)韌性的措施主要有兩種,分別是災(zāi)前的預(yù)防措施(ex-antemitigation)和災(zāi)中/后的恢復(fù)措施(ex-postadaptation),如圖1中所示[44,54]。

 

預(yù)防措施是在自然災(zāi)害到來前,根據(jù)災(zāi)害預(yù)報信息和配電網(wǎng)運行狀態(tài),調(diào)整配電網(wǎng)運行方式,以盡可能縮小停電范圍、保持配電網(wǎng)關(guān)鍵負荷持續(xù)供電的調(diào)控方式。由于災(zāi)害襲擊配電網(wǎng)時,調(diào)控中心一般難以及時獲取詳細的破壞狀況信息并采取針對性措施,故此時系統(tǒng)的響應(yīng)情況是由配電網(wǎng)系統(tǒng)自身特性和災(zāi)害前配電網(wǎng)的運行狀態(tài)所決定的。若配電網(wǎng)能通過調(diào)整潮流分布,最大限度地提高自然災(zāi)害中存活的關(guān)鍵負荷功率,不僅可以直接提升魯棒性,還有助于提高配電網(wǎng)恢復(fù)速度,從而改善迅速性。

 

恢復(fù)措施是在自然災(zāi)害中或結(jié)束后,配電網(wǎng)逐步恢復(fù)關(guān)鍵負荷供電,使其盡快接近或者達到災(zāi)前正常狀態(tài)的調(diào)控方式。此時,調(diào)控中心可以獲得較為準確的配電網(wǎng)破壞信息,所以可以對停電關(guān)鍵負荷采取針對性的恢復(fù)措施,如負荷轉(zhuǎn)移、投入備用設(shè)備等。有效的恢復(fù)措施可以顯著縮短關(guān)鍵負荷的停電時間,提高配電網(wǎng)的迅速性[55]。根據(jù)恢復(fù)時配電網(wǎng)維修是否完成,恢復(fù)措施又可以分為僅有部分配電網(wǎng)設(shè)備可用的重構(gòu)恢復(fù),和全部設(shè)備均可用的配電網(wǎng)黑啟動恢復(fù)。

 

通過預(yù)防措施和恢復(fù)措施的雙重作用和相互配合,可以有效提高配電網(wǎng)關(guān)鍵負荷的存活性并縮短停電時間、減小停電范圍,從魯棒性和迅速性兩方面同時提升配電網(wǎng)韌性。

 

3.3.3完善配電網(wǎng)的災(zāi)害應(yīng)急體系

 

為了應(yīng)對電網(wǎng)中的重大突發(fā)災(zāi)難事件,配電網(wǎng)的災(zāi)害應(yīng)急體系具體規(guī)定了電網(wǎng)公司應(yīng)急管理工作的組織指揮體系,明確了突發(fā)事件的預(yù)警機制、處置程序、應(yīng)急保障和恢復(fù)重建措施[56-57]。

 

災(zāi)害應(yīng)急體系的依據(jù)是應(yīng)急預(yù)案。應(yīng)急預(yù)案以配電網(wǎng)突發(fā)災(zāi)難的先驗知識為支撐,采用專家知識和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),根據(jù)預(yù)想情況規(guī)定了災(zāi)害中電網(wǎng)公司的組織形式和所應(yīng)采取的措施[58]。應(yīng)急預(yù)案包括經(jīng)驗型的預(yù)案處理、分析型的預(yù)防管理和智能型的災(zāi)變防御三個階段[59]。在災(zāi)害發(fā)生后,電網(wǎng)公司根據(jù)災(zāi)害的影響范圍與程度查找適用的預(yù)案條目,按照預(yù)案中的規(guī)定實現(xiàn)人員協(xié)調(diào)、資源分配和與交通、氣象、通信等部門的聯(lián)動,進而達到減小災(zāi)害損失、加速災(zāi)后恢復(fù)的目的。

 

配電網(wǎng)的災(zāi)害應(yīng)急體系主要從組織、社會、經(jīng)濟維度提升配電網(wǎng)韌性。

 

4 配電網(wǎng)韌性的關(guān)鍵問題和研究方向

 

在配電網(wǎng)韌性研究領(lǐng)域,存在以下關(guān)鍵問題和主要研究方向。

 

4.1配電網(wǎng)韌性的總體評估方法

 

盡管韌性能夠描述配電網(wǎng)在特定自然災(zāi)害中的響應(yīng),引入韌性的最終目的還是從總體上衡量配電網(wǎng)對極端災(zāi)害這類低概率、大影響故障事件的應(yīng)對能力。此時不僅需要考慮配電網(wǎng)在某個災(zāi)害中具體的預(yù)防、恢復(fù)措施,還需要考慮配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、措施制定、調(diào)度實施在不同災(zāi)害中對關(guān)鍵負荷的綜合支撐效果。

 

由于自然災(zāi)害發(fā)生概率比較小,因此韌性很難像可靠性那樣,通過大量實際故障案例對配電網(wǎng)規(guī)劃調(diào)控效果進行驗證。如何以有限的實際案例構(gòu)造出具有代表意義的故障場景集,進而產(chǎn)生對配電網(wǎng)韌性的綜合評估,是本項研究中需要解決的問題。在研究中可以考慮采用與輸電網(wǎng)連鎖故障類似的研究方式,由故障發(fā)展和傳導(dǎo)的機理入手,尋找維持配電網(wǎng)關(guān)鍵負荷供電的薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)配電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié)的分布和特性,考慮實際自然災(zāi)害的影響范圍,構(gòu)建出對配電網(wǎng)破壞最為嚴重的故障場景集,并根據(jù)配電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)和天氣信息評估這些場景的發(fā)生概率。同時,也可以借鑒配電網(wǎng)規(guī)劃、運行可靠性等方面的場景構(gòu)建思路,構(gòu)造配電網(wǎng)災(zāi)害響應(yīng)的特定場景,進而給出對配電網(wǎng)韌性的整體評估。