- 頭條東北電力大學陳厚合團隊提出考慮多能協同的配電網供電恢復策略2022-06-15 作者：陳厚合、叢前 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語能源互聯網背景下，配電網與其他能源系統緊密耦合，多能協同效應使得配電網運行方式更為靈活，為配電網供能恢復提供了新思路。為此，現代電力系統仿真控制與綠色電能新技術教育部重點實驗室（東北電力大學）的研究人員陳厚合、叢前、姜濤、張儒峰、李雪，在2022年第3期《電工技術學報》上撰文，提出一種考慮多能協同的配電網主動解列控制策略。
配電網主動解列作為最有效的供電恢復策略之一，能夠在輸電網發生故障不能持續為配電網進行供電時，保證配電網中部分重要負荷持續供電，減少因停電造成的人身安全威脅和經濟損失。配電網主動解列后，將形成以分布式電源（Distributed Generator, DG）供電為主，且能夠安全運行的電力孤島，減少故障對配電網的不利影響，并縮小停電范圍，提高配電網的供電質量、供電安全性和可靠性。
配電網主動解列是指在系統崩潰前，通過求解一組合理的解列點，將系統分解為若干獨立運行的子系統，使系統失負荷量最小。目前，國內外學者已應用多種方法開展配電網主動解列的相關研究。但有關研究主要從主動解列模型及求解算法等方面提出了含有分布式電源的配電網供電恢復策略。但分布式電源存在不確定性且易受外界環境影響等特點，其對電網供能恢復的作用有限。
此外，配電網中部分負荷是以電力驅動的能量轉換設備，其作用在于將電能轉換成熱、冷等多種形式的能源，在故障情況下該部分電負荷可轉由相應子系統進行供給。提升配電網的供能恢復能力，不僅要從配電網電源側進行考慮，更要從配電網的多類型負荷的靈活性角度入手，通過調節配電網中能量轉換設備等特殊的靈活性負荷，進一步挖掘配電網的潛在供電恢復能力。
多能耦合的能源互聯網背景下，傳統的配電網正在轉變為以配電網為核心，融合電、氣、熱等多種能源網絡構成的多能耦合能源系統。由于其具有靈活的運行方式和多能互補等特性，因此，一方面為配電網的主動解列提供了更為優質、合理的方案，另一方面也為配電網的安全控制提供了新機遇。
相較于傳統的主動解列策略，燃氣輪機、熱電聯產機組(Combined Heat and Power, CHP)等元件由于其具有良好的穩定性和可控性，對配電網支撐作用明顯強于光伏、風電等傳統的分布式電源，可通過定量增大耦合元件出力的方式為配電網主動解列提供更有力的電源支撐；其次，電力驅動的能量轉換設備可通過降低功率或直接停止工作等方式減輕配電網負荷，缺失的熱、冷等能量支撐可由相應能源系統進行供給，從而減少配電網待恢復負荷量。
綜上，考慮多能互補效應后，故障情況下多能耦合的能源系統通過協調多類型能源的方式為配電網提供電源支撐，并通過轉換熱、冷等網絡的能量供給方式削減配電網負荷，對提高系統故障恢復效果具有重要作用，但在此方面卻鮮有研究。
為此，現代電力系統仿真控制與綠色電能新技術教育部重點實驗室（東北電力大學）的研究人員充分發揮多能系統間的互補替代功能，分別從負荷用能類型轉移和電源支撐兩個方面研究多能協同效應對配電網主動解列策略的影響，進而提出一種考慮多能協同的配電網主動解列控制策略，以提升配電網的供電恢復能力，最后通過算例對所提策略的準確性和有效性進行分析、驗證。
圖1 考慮多能耦合的配電網基本結構
研究人員首先建立電-氣-熱耦合的多能流網絡模型；然后，從多能協同角度出發，提出適用于多能協同的配電網主動解列替代控制和協調控制策略，分別從負荷用能類型轉移和電源支撐兩方面研究多能協同效應對配電網主動解列策略的影響；進而，以配電網恢復供能量最大和負荷匹配度最高為目標，綜合考慮負荷優先級及可控性，構建多能協同的配電網主動解列模型，采用貪心算法求解故障下配電網的主動解列策略；最后，通過PG&E69節點配電系統、32節點配熱網和11節點天然氣系統耦合的多能耦合配電網測試系統算例，對所提配電網主動解列控制策略進行分析、驗證，結果驗證了所提方法的準確性和有效性。
圖2 考慮多能耦合的配電網拓撲結構
他們最后得出的相關結論如下：
1）考慮系統多能協同效應后，通過協調多種形式的能源互補替代功能，充分挖掘多能耦合系統的供能潛力，有效提高了配電網的供能恢復量，相較于傳統僅用分布式電源進行供電恢復，所提方法形成的孤島開關動作次數更少，有利于故障消除后系統恢復正常運行狀態。
2）在配電網供電恢復過程中，為充分發揮系統多能協同效應，可根據系統結構選擇對應的控制策略，若系統中存在電供給型耦合元件，則優先采用替代控制策略，然后再根據系統運行狀態判斷是否能夠采用協調控制策略。
3）在考慮配電網多能耦合效應的基礎上，借助SOP可進一步提高配電網的供電恢復能力，提高配電網負荷恢復水平。
本文編自2022年第3期《電工技術學報》，論文標題為“多能協同的配電網供電恢復策略”，作者為陳厚合、叢前 等。
