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如何在面临多重不确定时提升台风灾害下配电网弹性?

已有 1947 次阅读 2023-5-25 08:34 |系统分类:博客资讯

热烈祝贺课题组文章发表在Q1区期刊Applied Energy上(IF:11.446)。

50 days' free access: https://authors.elsevier.com/c/1gm3v15eif8FZ8

论文主要作者张志伟为武汉理工大学2016级本科生,2019年9月底本科大四期间由于优异的绩点获得A类推免资格,加入武汉理工大学智慧电力与双碳实验室就读硕士研究生,当年获研究生卓越奖学金。研究生期间发表Applied Energy,International Journal of Electrical Power & Energy Systems等Q1区期刊文章多篇。连续3年获得一等奖学金,荣获校三好研究生、优秀研究生干部、一汽解放领航社会奖学金等多项荣誉,作为第一参与人参与中国高校计算机大赛--网络技术挑战赛并荣获国家三等奖。

主要作者唐俊一为武汉理工大学2017级本科生,2020年12月底考研后加入智慧电力与双碳实验室就读硕士研究生。在读研究生期间连续2年获得一等奖学金,荣获校三好研究生荣誉称号。参与第一届中国研究生“双碳”创新与创意大赛中,荣获三等奖;第十七届中国研究生电子设计大赛中荣获华中赛区三等奖。已发表Applied Energy,电力系统自动化等高水平论文数篇。由于其优异的表现,于2022年度荣获教育部颁发国家奖学金。

原文发表信息:Resilience enhancement of distribution network under typhoon disaster based on two-stage stochastic programming[J]. Applied Energy, 2023, 338: 120892. DOI:10.1016/j.apenergy.2023.120892.

Resilience enhancement of distribution network under typhoon disaster based on two-stage stochastic programming

Hui HouaJunyi Tanga, Zhiwei Zhangb, Zhuo Wanga, Ruizeng Weic, Lei Wangc, Huan Hec, Xixiu Wua

aSchool of Automation, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China

bJingmen Power Supply Company of State Grid Hubei Electric Power Co. Ltd., Jingmen 448000, China

cGuangdong Key Laboratory of Electric Power Equipment Reliability, Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co., Ltd., Guangzhou 510080, China

Highlights

  • A novel two-stage SMILP investment decision-making framework to enhance distribution network resilience is proposed.

  • Multiple uncertainties introduced by typhoon, distribution line damage, and load fluctuations are taken into account.

  • The real-world data of typhoon “Mangkhut” in Guangdong, China is collected to model wind field uncertainty.

  • Intentional islanding constraint is notably added in the second stage.

  • The proposed model combines distribution network long-term resilience planning with short-term post-event recovery.



摘要

配电网供电可靠性容易受到台风等极端天气事件的影响,事前准备能有效缓解系统弹性水平下降。为此,本文提出了一种基于两阶段随机混合整数线性规划(SMILP)模型的配电网弹性提升决策框架。第一阶段对加固线路、安装分布式电源、分配移动应急发电车及部署开关等四种策略进行协同投资,目标是最小化弹性提升策略投资成本。第二阶段的目标是最小化第一阶段策略在典型不确定场景下的期望追索运行成本。该模型可以将配电网长期弹性规划与短期事后恢复相结合。此外,针对台风灾害下风场、线路损毁和负荷波动等不确定性问题,本文提出了以下解决方案。针对风场不确定性,建立了一个考虑时间转换、海陆转换和极值分布的精细化风场模型用于预测风速;针对线路损毁不确定性,提出了一个改进应力强度干涉模型;针对负荷波动不确定性,采用基于负荷随机乘子的场景生成方法处理负荷不确定性问题。最后,以IEEE 33节点配电网为例,利用2018年超强台风“山竹”历史数据对所提框架进行了测试,结果表明所提SMILP模型能够显著降低事后期望追索运行成本,同时提升配电网弹性。

Graphics

全文框架如图1所示。

640.png

Fig. 1. A two-stage SMILP investment decision-making framework.

风场模型如图2所示。

640 (1).png

Fig. 2. Wind speed generation process.

算例设置如图3所示。

640 (2).png

结论

基于线路损毁和负荷不确定性,提出一个规划加固线路、安装DG、派遣MEG和部署RCS四种弹性提升投资措施的两阶段SMILP框架。第一阶段目标是最小化四种措施的总投资成本,第二阶段目标则是最小化第一阶段投资措施的期望追索运行成本。所提框架考虑线路状态约束、网络运行约束、辐射状拓扑约束、计划孤岛约束和MEG派遣约束。算例设置台风“山竹”在负荷峰值时刻侵袭位于广东沿海某一片区的配电系统,蒙特卡洛联合抽样提供50个场景进行仿真,证明了所提框架决策结果的精度和稳定性。

论文作者及科研团队介绍:

侯慧,博士,副教授,博导,武汉理工大学新能源与电力系书记,中国电力教育协会电气工程教学委员会委员,IEEE高级会员,中国电工技术学会高级会员,中国电机工程学会高级会员。在研国家重点研发计划子题1项,国家自然科学基金面上项目1项,曾获中国电力科技创新奖一等奖1项,电力建设科学技术进步奖二等奖1项,广东省科技进步二等奖1项等。

唐俊一,硕士研究生,主要研究方向为电力系统安全风险评估等。

张志伟,硕士研究生,主要研究方向为弹性配电网等。

智慧电力创研团队目前拥有教授1人,副教授4人,研究生百余人,承担国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后基金、国家重点实验室开放基金等纵向项目数十项,南网及国网等科技项目40余项。团队长期致力于能源互联网、电力系统风险评估、继电保护、电气设备智能监测等领域的科研攻关、支撑服务及标准制修订,服务国家可持续发展以及碳达峰、碳中和等重大战略需求。

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