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配電網(wǎng)主動(dòng)解列作為最有效的供電恢復(fù)策略之一，能夠在輸電網(wǎng)發(fā)生故障不能持續(xù)為配電網(wǎng)進(jìn)行供電時(shí)，保證配電網(wǎng)中部分重要負(fù)荷持續(xù)供電，減少因停電造成的人身安全威脅和經(jīng)濟(jì)損失。配電網(wǎng)主動(dòng)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(yùn)行的電力孤島，減少故障對配電網(wǎng)的不利影響，并縮小停電范圍，提高配電網(wǎng)的供電質(zhì)量、供電安全性和可靠性。

配電網(wǎng)主動(dòng)解列是指在系統(tǒng)崩潰前，通過求解一組合理的解列點(diǎn)，將系統(tǒng)分解為若干獨(dú)立運(yùn)行的子系統(tǒng)，使系統(tǒng)失負(fù)荷量最小。目前，國內(nèi)外學(xué)者已應(yīng)用多種方法開展配電網(wǎng)主動(dòng)解列的相關(guān)研究。但有關(guān)研究主要從主動(dòng)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(wǎng)供電恢復(fù)策略。但分布式電源存在不確定性且易受外界環(huán)境影響等特點(diǎn)，其對電網(wǎng)供能恢復(fù)的作用有限。

此外，配電網(wǎng)中部分負(fù)荷是以電力驅(qū)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，其作用在于將電能轉(zhuǎn)換成熱、冷等多種形式的能源，在故障情況下該部分電負(fù)荷可轉(zhuǎn)由相應(yīng)子系統(tǒng)進(jìn)行供給。提升配電網(wǎng)的供能恢復(fù)能力，不僅要從配電網(wǎng)電源側(cè)進(jìn)行考慮，更要從配電網(wǎng)的多類型負(fù)荷的靈活性角度入手，通過調(diào)節(jié)配電網(wǎng)中能量轉(zhuǎn)換設(shè)備等特殊的靈活性負(fù)荷，進(jìn)一步挖掘配電網(wǎng)的潛在供電恢復(fù)能力。

多能耦合的能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)正在轉(zhuǎn)變?yōu)橐耘潆娋W(wǎng)為核心，融合電、氣、熱等多種能源網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的多能耦合能源系統(tǒng)。由于其具有靈活的運(yùn)行方式和多能互補(bǔ)等特性，因此，一方面為配電網(wǎng)的主動(dòng)解列提供了更為優(yōu)質(zhì)、合理的方案，另一方面也為配電網(wǎng)的安全控制提供了新機(jī)遇。

相較于傳統(tǒng)的主動(dòng)解列策略，燃?xì)廨啓C(jī)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組(Combined Heat and Power, CHP)等元件由于其具有良好的穩(wěn)定性和可控性，對配電網(wǎng)支撐作用明顯強(qiáng)于光伏、風(fēng)電等傳統(tǒng)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(wǎng)主動(dòng)解列提供更有力的電源支撐；其次，電力驅(qū)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備可通過降低功率或直接停止工作等方式減輕配電網(wǎng)負(fù)荷，缺失的熱、冷等能量支撐可由相應(yīng)能源系統(tǒng)進(jìn)行供給，從而減少配電網(wǎng)待恢復(fù)負(fù)荷量。

綜上，考慮多能互補(bǔ)效應(yīng)后，故障情況下多能耦合的能源系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)多類型能源的方式為配電網(wǎng)提供電源支撐，并通過轉(zhuǎn)換熱、冷等網(wǎng)絡(luò)的能量供給方式削減配電網(wǎng)負(fù)荷，對提高系統(tǒng)故障恢復(fù)效果具有重要作用，但在此方面卻鮮有研究。

為此，現(xiàn)代電力系統(tǒng)仿真控制與綠色電能新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（東北電力大學(xué)）的研究人員充分發(fā)揮多能系統(tǒng)間的互補(bǔ)替代功能，分別從負(fù)荷用能類型轉(zhuǎn)移和電源支撐兩個(gè)方面研究多能協(xié)同效應(yīng)對配電網(wǎng)主動(dòng)解列策略的影響，進(jìn)而提出一種考慮多能協(xié)同的配電網(wǎng)主動(dòng)解列控制策略，以提升配電網(wǎng)的供電恢復(fù)能力，最后通過算例對所提策略的準(zhǔn)確性和有效性進(jìn)行分析、驗(yàn)證。

圖1 考慮多能耦合的配電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)

研究人員首先建立電-氣-熱耦合的多能流網(wǎng)絡(luò)模型；然后，從多能協(xié)同角度出發(fā)，提出適用于多能協(xié)同的配電網(wǎng)主動(dòng)解列替代控制和協(xié)調(diào)控制策略，分別從負(fù)荷用能類型轉(zhuǎn)移和電源支撐兩方面研究多能協(xié)同效應(yīng)對配電網(wǎng)主動(dòng)解列策略的影響；進(jìn)而，以配電網(wǎng)恢復(fù)供能量最大和負(fù)荷匹配度最高為目標(biāo)，綜合考慮負(fù)荷優(yōu)先級及可控性，構(gòu)建多能協(xié)同的配電網(wǎng)主動(dòng)解列模型，采用貪心算法求解故障下配電網(wǎng)的主動(dòng)解列策略；最后，通過PG&E69節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)、32節(jié)點(diǎn)配熱網(wǎng)和11節(jié)點(diǎn)天然氣系統(tǒng)耦合的多能耦合配電網(wǎng)測試系統(tǒng)算例，對所提配電網(wǎng)主動(dòng)解列控制策略進(jìn)行分析、驗(yàn)證，結(jié)果驗(yàn)證了所提方法的準(zhǔn)確性和有效性。

圖2 考慮多能耦合的配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

他們最后得出的相關(guān)結(jié)論如下：

1）考慮系統(tǒng)多能協(xié)同效應(yīng)后，通過協(xié)調(diào)多種形式的能源互補(bǔ)替代功能，充分挖掘多能耦合系統(tǒng)的供能潛力，有效提高了配電網(wǎng)的供能恢復(fù)量，相較于傳統(tǒng)僅用分布式電源進(jìn)行供電恢復(fù)，所提方法形成的孤島開關(guān)動(dòng)作次數(shù)更少，有利于故障消除后系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。

2）在配電網(wǎng)供電恢復(fù)過程中，為充分發(fā)揮系統(tǒng)多能協(xié)同效應(yīng)，可根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選擇對應(yīng)的控制策略，若系統(tǒng)中存在電供給型耦合元件，則優(yōu)先采用替代控制策略，然后再根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)判斷是否能夠采用協(xié)調(diào)控制策略。

3）在考慮配電網(wǎng)多能耦合效應(yīng)的基礎(chǔ)上，借助SOP可進(jìn)一步提高配電網(wǎng)的供電恢復(fù)能力，提高配電網(wǎng)負(fù)荷恢復(fù)水平。

本文編自2022年第3期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“多能協(xié)同的配電網(wǎng)供電恢復(fù)策略”，作者為陳厚合、叢前 等。