發(fā)布時(shí)間：2020-08-11所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：電力系統(tǒng)是國家重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，政治經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)穩(wěn)定仰賴于可靠的電力系統(tǒng)。迄今為止全球多次發(fā)生大停電事故。綜合考慮大面積停電所涉及的負(fù)荷比例、影響用戶規(guī)模、停電持續(xù)時(shí)間、輿論關(guān)注度等因素，全球在1965-2012年間發(fā)生了140起影響較大的停
摘要：電力系統(tǒng)是國家重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，政治經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)穩(wěn)定仰賴于可靠的電力系統(tǒng)。迄今為止全球多次發(fā)生大停電事故。綜合考慮大面積停電所涉及的負(fù)荷比例、影響用戶規(guī)模、停電持續(xù)時(shí)間、輿論關(guān)注度等因素，全球在1965-2012年間發(fā)生了140起影響較大的停電事故。本文對(duì)能源轉(zhuǎn)型下彈性電力系統(tǒng)的發(fā)展與展望進(jìn)行分析，以供參考。
關(guān)鍵詞：能源轉(zhuǎn)型;彈性電力;展望
引言
作為電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)之一，電力用戶在電網(wǎng)遭受攻擊、性能下降時(shí)，不應(yīng)僅僅被動(dòng)承受損失。在未來開放電力市場(chǎng)中，電力零售商/售電商完全可以通過調(diào)整實(shí)時(shí)電價(jià)對(duì)災(zāi)時(shí)災(zāi)后電力負(fù)荷實(shí)現(xiàn)需求側(cè)調(diào)控，通過削減柔性負(fù)荷，與狹義電儲(chǔ)能等設(shè)備一起形成一種廣義儲(chǔ)能設(shè)施，為重要用戶供電、電網(wǎng)搶修贏取時(shí)間，以市場(chǎng)化手段降低電網(wǎng)容災(zāi)和恢復(fù)成本。
1彈性概念
彈性概念由生態(tài)學(xué)家C.S.Holling于1973年首先提出，他認(rèn)為彈性是指生態(tài)系統(tǒng)遭部分破壞后，依舊維持其狀態(tài)的能力。Bruneau認(rèn)為彈性是社會(huì)組織或機(jī)構(gòu)抵御災(zāi)害發(fā)生，控制災(zāi)害蔓延，恢復(fù)社會(huì)秩序的能力。2009年美國國土安全部指出，彈性是系統(tǒng)對(duì)于潛在破壞性事件具有預(yù)防、承受抵御和恢復(fù)的能力。目前，針對(duì)電力彈性研究最多的是負(fù)荷彈性。根據(jù)影響負(fù)荷變化的不同客觀不確定因素，負(fù)荷彈性可以分為多種類型，目前國內(nèi)外研究范圍最廣的是價(jià)格彈性。負(fù)荷的價(jià)格彈性主要是指負(fù)荷隨價(jià)格的變化而變化的程度，即負(fù)荷與電價(jià)間的彈性關(guān)系。負(fù)荷時(shí)間彈性的概念也很重要，是指負(fù)荷與時(shí)間存在的彈性關(guān)系，但并不是指負(fù)荷隨時(shí)間的變化特點(diǎn)，而是強(qiáng)調(diào)負(fù)荷隨時(shí)間的可轉(zhuǎn)移性，即負(fù)荷從一個(gè)時(shí)間段轉(zhuǎn)移到另一個(gè)時(shí)間段的可能性。
2彈性電力系統(tǒng)的研究內(nèi)容
彈性電力系統(tǒng)建模。彈性電力系統(tǒng)的模型包括3類：極端事件的物理模型、極端事件對(duì)電力系統(tǒng)影響機(jī)理模型、電力系統(tǒng)的響應(yīng)模型。極端事件的物理模型刻畫了各種極端事件本身的物理特性和概率特性，例如分別采用了不同的概率分布來刻畫颶風(fēng)的發(fā)生頻次、風(fēng)速、移動(dòng)速度和持續(xù)時(shí)間;極端事件對(duì)電力系統(tǒng)的影響機(jī)理模型多采用簡化的脆弱性曲線刻畫，用以描述電力系統(tǒng)元件故障率(線路、桿塔、絕緣子、變電站等)隨極端事件參數(shù)變化的情況;而電力系統(tǒng)的響應(yīng)模型則可用于分析極端事件擾動(dòng)下的電力系統(tǒng)狀態(tài)，例如小切負(fù)荷模型、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型等。
3彈性電力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
3.1配電網(wǎng)應(yīng)急響應(yīng)和快速恢復(fù)技術(shù)
配電網(wǎng)是彈性電力系統(tǒng)研究的重要主體，具有更直接的效益，對(duì)彈性提升起到至關(guān)重要的作用。近幾年有很多文獻(xiàn)研究如何利用分布式電源和微電網(wǎng)進(jìn)行配電網(wǎng)的應(yīng)急響應(yīng)和負(fù)荷恢復(fù)。其核心是通過改變配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并協(xié)調(diào)其中的分布式電源和微電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)孤島狀態(tài)下配電網(wǎng)的靈活運(yùn)行和可靠供電。根據(jù)研究的側(cè)重點(diǎn)和考慮的因素。
3.2“大云物移智鏈”等新興技術(shù)融合
“大云物移智鏈”(大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈)等現(xiàn)代信息技術(shù)、先進(jìn)通信技術(shù)在應(yīng)對(duì)極端事件、提升彈性方面具有強(qiáng)大潛力。例如人工智能技術(shù)構(gòu)建的地震模擬、評(píng)估和響應(yīng)系統(tǒng)能減少基礎(chǔ)設(shè)施因地震造成的損失;利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)災(zāi)害實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的廣泛收集，提高海量數(shù)據(jù)的融合處理能力，為應(yīng)急人員提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)策略，從而構(gòu)建彈性城市。然而，這些技術(shù)尚未被有效應(yīng)用在彈性電力系統(tǒng)提升中。
4電力系統(tǒng)彈性策略
4.1極端事件發(fā)生前的預(yù)防性策略
在制定預(yù)防戰(zhàn)略時(shí)，系統(tǒng)工作人員主要關(guān)注極端天氣事件對(duì)系統(tǒng)的影響。該統(tǒng)計(jì)模型以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于極端天氣預(yù)報(bào)的隨機(jī)性，目前經(jīng)常被視為研究方法。該方法利用現(xiàn)有相關(guān)數(shù)據(jù)，通過智能算法和啟發(fā)式算法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障與極端天氣事件之間的功能關(guān)系。通過系統(tǒng)樹優(yōu)化、優(yōu)化應(yīng)急電源配置、電路維護(hù)策略等，提高系統(tǒng)抵御潛在極端天氣事件的能力。上述研究采用桿優(yōu)化模型和基于場(chǎng)景的多層優(yōu)化模型，對(duì)極端天氣事件中的隨機(jī)性進(jìn)行了研究。研究在系統(tǒng)故障后配置最佳電源容量時(shí)遇到的問題，同時(shí)考慮到最小的負(fù)載。為了評(píng)估電力系統(tǒng)在極端電壓降后的恢復(fù)能力，將恢復(fù)能力概念納入了電力系統(tǒng)。對(duì)極端波動(dòng)的城市彈性配電系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。
4.2極端事件發(fā)生后的恢復(fù)性策略
系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，必須快速恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行。此過程包括電源恢復(fù)、機(jī)架恢復(fù)和負(fù)載恢復(fù)。這是一個(gè)具有多個(gè)時(shí)段、多個(gè)目標(biāo)和多個(gè)狀態(tài)的優(yōu)化問題。基于grms(genericorationmilestones)算法創(chuàng)建了一個(gè)恢復(fù)策略，該策略可以在系統(tǒng)部分故障或完全故障后執(zhí)行。在配電系統(tǒng)中，優(yōu)化系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)人員的調(diào)配是實(shí)現(xiàn)快速電源恢復(fù)的一個(gè)重要問題。使用混合優(yōu)化模型來解決維修人員調(diào)配優(yōu)化中的問題，可以在系統(tǒng)的問題區(qū)域快速恢復(fù)電源。
5能源發(fā)展趨勢(shì)
近10年來，全球能源發(fā)展的主要趨勢(shì)沒有改變。①對(duì)于未來能源需求增長，世界上很多知名研究機(jī)構(gòu)都進(jìn)行過預(yù)測(cè)：可再生能源和天然氣將成為滿足未來全球能源需求增長的主要來源，“低碳化”和“多元化”是未來能源發(fā)展的重要趨勢(shì)與特征。隨著太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽芗皟?chǔ)能等新能源快速發(fā)展，能源正從過去以煤炭、油氣、電力集中式資源供給，向集中式與“分散式”并重發(fā)展。②隨著各種信息化技術(shù)在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用，特別是“數(shù)字化”技術(shù)逐步打破了不同能源品種間的壁壘，也成為未來的一大發(fā)展趨勢(shì)。在能源界，“沒有哪個(gè)國家能夠在能源問題上獨(dú)善其身”“技術(shù)沒有國界”已經(jīng)成為大家的共識(shí)。③全球能源互聯(lián)網(wǎng)概念的提出與全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織的成立是能源“國際化”的一個(gè)重要標(biāo)志。美國著名學(xué)者杰里米·里夫金在其著作《第三次工業(yè)革命》中，首先提出了能源互聯(lián)網(wǎng)的愿景，引發(fā)了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。2015年9月26日，國家主席習(xí)近平在聯(lián)合國發(fā)展峰會(huì)上發(fā)表重要講話，倡議探討構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，推動(dòng)以清潔和綠色的方式滿足全球電力需求，這是對(duì)傳統(tǒng)能源發(fā)展觀的歷史超越和重大創(chuàng)新。能源科技國際合作越來越廣泛，強(qiáng)度越來越大，投資100億美元的國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆合作項(xiàng)目(ITER)，就是一個(gè)典型案例。低碳化、多元化、分散化、數(shù)字化和全球化將是未來能源發(fā)展的主要方向。
6彈性電力系統(tǒng)未來研究展望
1)在電力一次系統(tǒng)層面：①考慮能源轉(zhuǎn)型特征和極端事件影響機(jī)理，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行大風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和薄弱環(huán)節(jié)識(shí)別;②提出更全面的彈性配電網(wǎng)建模、優(yōu)化及仿真分析方法;③建立綜合能源系統(tǒng)的彈性理論體系;④挖掘電力市場(chǎng)對(duì)彈性提升的潛力，構(gòu)建彈性參與的市場(chǎng)機(jī)制。2)在網(wǎng)絡(luò)安全與電力二次系統(tǒng)層面：①研究電力信息物理融合系統(tǒng)的彈性建模、評(píng)估和提升方法，以抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊;②推進(jìn)“大云物移智鏈”新興技術(shù)在彈性電力系統(tǒng)中的應(yīng)用;③設(shè)計(jì)面向能源轉(zhuǎn)型下靈活配電網(wǎng)的控制保護(hù)裝置。
結(jié)束語
隨著減排和環(huán)境保護(hù)形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，在新能源和智能化等技術(shù)進(jìn)步和成本快速下降的推動(dòng)下，全球能源沿著多元化、低碳化、分散化、數(shù)字化和全球化的方向加速轉(zhuǎn)型，正在進(jìn)入一個(gè)能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的時(shí)代。發(fā)展彈性電力系統(tǒng)既是應(yīng)對(duì)各類故障事件的內(nèi)在要求，又是能源轉(zhuǎn)型與智能電網(wǎng)技術(shù)所帶來不確定性、開放性、復(fù)雜性的外在驅(qū)動(dòng)。準(zhǔn)確把握能源技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于指導(dǎo)科技創(chuàng)新的方向，以及國家制定能源政策和企業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型都具有重要意義。——論文作者：桑捷
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