聶源君

摘 要：隨著我國的經(jīng)濟(jì)水平迅速提高，人們對生活品質(zhì)的追求愈來愈重要，保障人們的日常生產(chǎn)生活安全穩(wěn)定用電，就成為電力企業(yè)發(fā)展中的一個(gè)挑戰(zhàn)。彈性電網(wǎng)和恢復(fù)力的技術(shù)應(yīng)用，是保障電網(wǎng)正常供電的重要舉措，只有從理論上進(jìn)行深化研究，才能有助于促進(jìn)電網(wǎng)的智能化發(fā)展。本文先就彈性電網(wǎng)和恢復(fù)力的理論進(jìn)行闡述，然后就彈性電網(wǎng)量化標(biāo)準(zhǔn)以及分析框架詳細(xì)探究，最后就彈性電網(wǎng)和恢復(fù)力理論研究現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：彈性電網(wǎng)；恢復(fù)力；展望

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.173

0 引言

所謂的恢復(fù)力就是系統(tǒng)對擾動(dòng)事件的抵御以及適應(yīng)能力，在當(dāng)前自然災(zāi)害頻發(fā)的情況下，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高故障的解決效率以及恢復(fù)力，就成為電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)。通過彈性電網(wǎng)的良好建設(shè)，就能保障電網(wǎng)的高效運(yùn)行，滿足人們對電力能源的需求。通過從理論層面深化彈性電網(wǎng)和恢復(fù)力的理論研究分析，就能為實(shí)際發(fā)展起到促進(jìn)作用。

1 彈性電網(wǎng)和恢復(fù)力的理論

從近些年的全球事故的發(fā)生情況可觀察出，電力系統(tǒng)受到自然災(zāi)害的影響比較嚴(yán)重，電力系統(tǒng)的脆弱性特點(diǎn)比較突出。如地震、海嘯、冰災(zāi)等等自然災(zāi)害，對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行都有著很大影響，阻礙了人們正常生活以及工作。面對愈來愈復(fù)雜的自然環(huán)境，加強(qiáng)電網(wǎng)的彈性系統(tǒng)建設(shè)就顯得比較關(guān)鍵，這一概念的提出就使得各個(gè)國家將其作為國家政策進(jìn)行發(fā)展。彈性電網(wǎng)的建設(shè)是和智能聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行緊密聯(lián)系的，而恢復(fù)力也是回彈以及彈性的意思，所以電網(wǎng)的恢復(fù)力的加強(qiáng)，就是當(dāng)前我國電網(wǎng)建設(shè)的重要目標(biāo)。和傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)相比較而言，恢復(fù)力面臨著系統(tǒng)規(guī)劃過程中不僅能預(yù)測的小概率極端事件能力，其中就涵蓋著人為的因素影響以及自然災(zāi)害因素影響[1]。關(guān)于彈性這一概念的提出，也是對電網(wǎng)建設(shè)提出的一個(gè)要求，保障電網(wǎng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，能應(yīng)對各種影響因素帶來的不利，充分應(yīng)用各種資源來抵御風(fēng)險(xiǎn)以及更好適應(yīng)多變的發(fā)展環(huán)境，提高電網(wǎng)的高效恢復(fù)能力，可通過下圖進(jìn)行表達(dá)恢復(fù)力（如下圖）?；謴?fù)力是智能電網(wǎng)的重要特征體現(xiàn)，彈性電網(wǎng)概念的提出之后，我國在這一領(lǐng)域中的發(fā)展速度比較快，智能電網(wǎng)建設(shè)也有了諸多發(fā)展成果，對于智能電網(wǎng)的極端事件就更為重視。智能電網(wǎng)的建設(shè)中其電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行安全性以及靈活性比較突出，系統(tǒng)的故障應(yīng)對能力也比較強(qiáng)，大大提高了電網(wǎng)運(yùn)行的效率。

2 彈性電網(wǎng)量化標(biāo)準(zhǔn)以及分析框架

2.1 彈性電網(wǎng)量化標(biāo)準(zhǔn)

彈性電網(wǎng)的建設(shè)過程中，要充分注重方法的科學(xué)應(yīng)用，注重彈性電網(wǎng)的科學(xué)評估。彈性電網(wǎng)是對各種影響電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行因素消除的電網(wǎng)系統(tǒng)，承受初始故障之后能勻速的恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，保障電力網(wǎng)絡(luò)的正常使用。能夠結(jié)合實(shí)際將電網(wǎng)響應(yīng)分成幾個(gè)重要的階段，其中在故障預(yù)防階段就是比較重要的階段，這一環(huán)節(jié)中電網(wǎng)吸收故障并保持正常運(yùn)行[2]。到了故障滲透的階段就是電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，會造成某元件的損壞，這就對電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著直接影響，故障的出現(xiàn)就改變了系統(tǒng)負(fù)荷平衡，造成負(fù)荷重新分配，并會影響其他的元件負(fù)荷過載運(yùn)行，這樣就會發(fā)生連鎖反應(yīng)，對電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著直接影響。最后是故障的恢復(fù)階段，故障發(fā)生后管理工作者派遣修復(fù)資源到電網(wǎng)故障元件地點(diǎn)修復(fù)，從而保障電網(wǎng)系統(tǒng)的正常供電，這幾個(gè)階段就構(gòu)成了響應(yīng)周期，將故障能夠恢復(fù)到正常水平。將彈性電網(wǎng)實(shí)施量化，就要運(yùn)行相應(yīng)表達(dá)式，課通過把彈性量化為，時(shí)間0到T時(shí)間內(nèi)的時(shí)候，電網(wǎng)的修復(fù)曲線 PR（t）和時(shí)間軸積分以及期望性能曲線PT（t）和時(shí)間軸積分比值來體現(xiàn)電網(wǎng)的抵抗以及吸收和恢復(fù)的能力。通過公式R（T）= /，從這一公式就能夠看到，在時(shí)間跨度是0到過去某時(shí)間 Tp，PR（t）能結(jié)合歷史數(shù)據(jù)來進(jìn)行繪制，衡量指標(biāo)是時(shí)變的時(shí)候，如供電量，期望性能曲線就不容易繪制了，這一過程中的期望曲線就能通過實(shí)際的性能來加以模擬出來。時(shí)間的跨度是0到當(dāng)前某時(shí)間Tc，就很難計(jì)算電網(wǎng)演化程度采取有效措施，通過固定系統(tǒng)參數(shù)的應(yīng)用，歷史數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)模擬，就能有效計(jì)算這一過程中的彈性的性能[3]。而在時(shí)間的跨度0在未來某時(shí)刻，就要對電網(wǎng)煙花進(jìn)程的趨勢能加以重視，對關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)的電網(wǎng)參數(shù)修正要充分重視，以及對電網(wǎng)彈性的趨勢詳細(xì)分析，通過這種量化的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用，就能有助于彈性電網(wǎng)的完善建設(shè)。

2.2 彈性電網(wǎng)的分析框架

彈性電網(wǎng)的分析要注重搭建合理科學(xué)的框架，要充分注重電網(wǎng)歷史故障情況的分析研究，能夠加強(qiáng)故障發(fā)生頻率以及電網(wǎng)影響規(guī)模統(tǒng)計(jì)，這就需要進(jìn)行故障模型的建立以及對故障情況實(shí)施模擬。然后結(jié)合實(shí)際電網(wǎng)故障的情況仿真元件初始故障狀態(tài)，對電網(wǎng)運(yùn)行的信息以及基礎(chǔ)的信息加以收集，其中就涵蓋著拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及元件功能屬性的參數(shù)相關(guān)信息，還要充分重視電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行特征的掌握分析，然后結(jié)合這些特征進(jìn)行建立電網(wǎng)直流潮流的模型，并要充分重視脆弱模型的簡化，和直流潮流的模型加以對比，對簡化電網(wǎng)脆弱模型可應(yīng)用的彈性分析條件加以分析，最大化的降低彈性評估中計(jì)算復(fù)雜度。然后要充分重視對電網(wǎng)的穩(wěn)定狀態(tài)實(shí)施記錄，對相應(yīng)性能指標(biāo)性能的情況能加以記錄，在電網(wǎng)穩(wěn)定后就要組織人力物力實(shí)施電網(wǎng)修復(fù)工作，通過改善的遺傳算法生成元件修復(fù)次序，然后仿真電網(wǎng)恢復(fù)過程，對電網(wǎng)恢復(fù)過程性能隨著時(shí)間發(fā)生的變化趨勢詳細(xì)的記錄，繪制成修復(fù)曲線，結(jié)合電網(wǎng)彈性量化的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對電網(wǎng)彈性加以評估。

3 彈性電網(wǎng)和恢復(fù)力理論研究現(xiàn)狀及發(fā)展

3.1 彈性電網(wǎng)和恢復(fù)力理論研究現(xiàn)狀

從當(dāng)前對彈性電網(wǎng)以及恢復(fù)力的理論研究現(xiàn)狀能夠看到，各個(gè)國家在這一方面都投入了人力物力財(cái)力，恢復(fù)力重要性也成為全球的共識，如美國能源部就在電力企業(yè)聯(lián)合投資將近八億美元進(jìn)行開展智能電網(wǎng)的研究有項(xiàng)目，主要是提高電網(wǎng)的現(xiàn)代化程度，從而保障電力的良好供應(yīng)。日本在第三次聯(lián)合國世界減災(zāi)大會當(dāng)中，也將災(zāi)害恢復(fù)力作為重要的議題進(jìn)行討論[4]。對于彈性電網(wǎng)的理論研究方面，由于美國是首先提出彈性電網(wǎng)目標(biāo)國家，其已經(jīng)將彈性電網(wǎng)上升到國家戰(zhàn)略的發(fā)展層面，美國之所以對彈性電網(wǎng)的研究投入的力度大，正是因?yàn)槠渥鳛槭艿阶匀粸?zāi)害影響比較敏感的國家，電力系統(tǒng)頻繁的受到颶風(fēng)以及暴雪等惡劣自然災(zāi)害的損害，由于原先在這一方面的投資力度不夠，一些設(shè)備的老化等，就比較容易受到自然災(zāi)害因素的影響。當(dāng)前美國對彈性電網(wǎng)的理論研究包含的內(nèi)容比較多，其中對電網(wǎng)以及配電網(wǎng)的投資進(jìn)一步加大力度，對于一些老化的元件要及時(shí)性的更換，加強(qiáng)重要元件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提高，對于彈性電網(wǎng)和恢復(fù)力的理論基礎(chǔ)研究，以及評估指標(biāo)和方法的建立要加快發(fā)展的速度。進(jìn)一步深化對智能電網(wǎng)以及通信測量系統(tǒng)的應(yīng)用，加強(qiáng)彈性電網(wǎng)恢復(fù)力的積極影響力。對于電網(wǎng)急速以及用戶側(cè)裝置和電動(dòng)汽車的減災(zāi)中的作用要充分發(fā)揮，注重相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施間的依賴性，構(gòu)建彈性綜合基礎(chǔ)設(shè)施體系。

再者，對于彈性電網(wǎng)和恢復(fù)力的研究發(fā)展方面，歐盟在彈性電網(wǎng)的發(fā)展中也做出了努力，氣候的迅速濱化，使得歐盟周邊的國際局勢開始出現(xiàn)不穩(wěn)定，這就對歐盟的能源安全產(chǎn)生了很大影響，其在戰(zhàn)略能源聯(lián)盟合作框架來應(yīng)對能源系統(tǒng)新挑戰(zhàn)當(dāng)中就有著明確提出，對新能源的開發(fā)以及保障能源恢復(fù)力的發(fā)展，各國要注重電網(wǎng)以及油氣網(wǎng)等合作交流的力度，在發(fā)展中要充分重視風(fēng)險(xiǎn)管理，加強(qiáng)對極端自然和人為擾動(dòng)事件應(yīng)對能力，最大化的保障能源的應(yīng)用安全，加強(qiáng)各國的信任以及強(qiáng)化能源來源多樣性。

另外，彈性電網(wǎng)的理論研究發(fā)展比較突出的就是日本，由于日本受到海嘯以及地震等自然災(zāi)害的頻繁侵襲，對電力系統(tǒng)造成的破壞也是比較直接的，這就要求日本國家必須要加強(qiáng)彈性電網(wǎng)的發(fā)展研究，提高自身的電網(wǎng)抵抗風(fēng)險(xiǎn)的能力。從日本國家所通過的第四版戰(zhàn)略性能源政策來看，其在彈性電網(wǎng)方面也有著明確的方向，發(fā)展研究所包含的內(nèi)容也比較多，涉及到提高日本國內(nèi)的能源網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)力，加強(qiáng)分布式電源和新能源的應(yīng)用比例增加，降低化石能源以及核能的依賴[5]。提高氣電煤電的利用效率，建立多層次靈活的供電用電結(jié)構(gòu)，以及構(gòu)建完善的彈性能源結(jié)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的互補(bǔ)目標(biāo)。從這些發(fā)展的方向上能夠看到，日本在彈性電網(wǎng)建設(shè)的研究發(fā)展上有著深刻的認(rèn)識。

3.2 彈性電網(wǎng)和恢復(fù)力理論研究發(fā)展

彈性電網(wǎng)以及恢復(fù)力的理論研究還在不斷的深化以及豐富，在未來的世界發(fā)展過程中，彈性電網(wǎng)的建設(shè)將會成為每個(gè)國家電力系統(tǒng)建設(shè)的基本方式，彈性電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用效應(yīng)會良好呈現(xiàn)。在未來的彈性電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展中，就要充分重視對彈性電網(wǎng)需要應(yīng)對的擾動(dòng)事件進(jìn)行明確化，積極的進(jìn)行建立災(zāi)害數(shù)據(jù)可，這樣就能對常見災(zāi)害歷史數(shù)據(jù)加以記錄儀，能夠?yàn)殡娋W(wǎng)恢復(fù)力的理論研究工作提供相應(yīng)的參考依據(jù)[6]。另外，要進(jìn)一步的深化建立彈性電網(wǎng)評價(jià)指標(biāo)體系和評估的理論，彈性電網(wǎng)的應(yīng)用特征就是恢復(fù)力，恢復(fù)力就成為對彈性電網(wǎng)評估的一個(gè)重要的標(biāo)準(zhǔn)。可通過結(jié)合系統(tǒng)災(zāi)害后的表現(xiàn)來進(jìn)行建立定量衡量恢復(fù)力指標(biāo)。

加強(qiáng)彈性電網(wǎng)恢復(fù)力的提高，就要充分注重配電網(wǎng)線路的強(qiáng)度增加，以及對桿塔的抗災(zāi)強(qiáng)度進(jìn)行有效加強(qiáng)，選擇性把配電線路買入到地下，注重其防水配件的應(yīng)用[7]。未來的發(fā)展中彈性電網(wǎng)的恢復(fù)力提高會成為一個(gè)重點(diǎn)研究的對象，要注重事件發(fā)生前的薄弱環(huán)節(jié)加強(qiáng)，不斷提高恢復(fù)力。

4 結(jié)語

綜上所述，彈性電網(wǎng)和恢復(fù)力的理論研究工作正在不斷的深化當(dāng)中，建立彈性電網(wǎng)系統(tǒng)，就要充分和實(shí)際的情況緊密結(jié)合，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過從理論上加強(qiáng)彈性電網(wǎng)以及恢復(fù)力的理論研究，就能為實(shí)際的理論豐富有所裨益，希望能為實(shí)踐操作提供有益思路。

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