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配電網(wǎng)主動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)進行供電時，保證配電網(wǎng)中部分重要負荷持續(xù)供電，減少因停電造成的人身安全威脅和經(jīng)濟損失。配電網(wǎng)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(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)主動解列是指在系統(tǒng)崩潰前，通過求解一組合理的解列點，將系統(tǒng)分解為若干獨立運行的子系統(tǒng)，使系統(tǒng)失負荷量最小。目前，國內(nèi)外學(xué)者已應(yīng)用多種方法開展配電網(wǎng)主動解列的相關(guān)研究。但有關(guān)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(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，其對電網(wǎng)供能恢復(fù)的作用有限。

此外，配電網(wǎng)中部分負荷是以電力驅(qū)動的能量轉(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荷可轉(zhuǎn)由相應(yīng)子系統(tǒng)進行供給。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)進行考慮，更要從配電網(wǎng)的多類型負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荷，進一步挖掘配電網(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行方式和多能互補等特性，因此，一方面為配電網(wǎng)的主動解列提供了更為優(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遇。

相較于傳統(tǒng)的主動解列策略，燃氣輪機、熱電聯(lián)產(chǎn)機組(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)主動解列提供更有力的電源支撐；其次，電力驅(qū)動的能量轉(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)負荷，缺失的熱、冷等能量支撐可由相應(yīng)能源系統(tǒng)進行供給，從而減少配電網(wǎng)待恢復(fù)負荷量。

綜上，考慮多能互補效應(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)教育部重點實驗室（東北電力大學(xué)）的研究人員充分發(fā)揮多能系統(tǒng)間的互補替代功能，分別從負荷用能類型轉(zhuǎn)移和電源支撐兩個方面研究多能協(xié)同效應(yīng)對配電網(wǎng)主動解列策略的影響，進而提出一種考慮多能協(xié)同的配電網(wǎng)主動解列控制策略，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確性和有效性進行分析、驗證。

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)主動解列替代控制和協(xié)調(diào)控制策略，分別從負荷用能類型轉(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)主動解列策略的影響；進而，以配電網(wǎng)恢復(fù)供能量最大和負荷匹配度最高為目標，綜合考慮負荷優(yōu)先級及可控性，構(gòu)建多能協(xié)同的配電網(wǎng)主動解列模型，采用貪心算法求解故障下配電網(wǎng)的主動解列策略；最后，通過PG&E69節(jié)點配電系統(tǒng)、32節(jié)點配熱網(wǎng)和11節(jié)點天然氣系統(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)主動解列控制策略進行分析、驗證，結(jié)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(wǎng)拓撲結(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)僅用分布式電源進行供電恢復(fù)，所提方法形成的孤島開關(guān)動作次數(shù)更少，有利于故障消除后系統(tǒng)恢復(fù)正常運行狀態(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可進一步提高配電網(wǎng)的供電恢復(fù)能力，提高配電網(wǎng)負荷恢復(fù)水平。

本文編自2022年第3期《電工技術(shù)學(xué)報》，論文標題為“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。