【摘 要】
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近年来全球气候变化加剧,频繁出现的极端天气给电力系统造成了巨大的破坏和经济损失。由于元件、结构等原因,配电网极易成为极端天气下的重灾区。随着电池技术的突飞猛进,移动储能作为一种新兴的应急供电方法,逐步应用到配网的规划和运行中。移动储能为电力运行部门在应对极端天气造成的大范围停电,提供了新的选择。为了提高移动储能的利用效率和减少投资,必须制定合理的调度方案和容量配置策略,但目前相关研究较为缺乏。基于
【基金项目】
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国家重点研发计划项目(2017YFB0902200)
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近年来全球气候变化加剧,频繁出现的极端天气给电力系统造成了巨大的破坏和经济损失。由于元件、结构等原因,配电网极易成为极端天气下的重灾区。随着电池技术的突飞猛进,移动储能作为一种新兴的应急供电方法,逐步应用到配网的规划和运行中。移动储能为电力运行部门在应对极端天气造成的大范围停电,提供了新的选择。为了提高移动储能的利用效率和减少投资,必须制定合理的调度方案和容量配置策略,但目前相关研究较为缺乏。基于此,本文在国家重点研发计划项目(2017YFB0902200)的资助下,围绕极端天气影响下移动储能对配电系统弹性影响评估和容量配置问题开展研究,主要研究内容如下:灾前,根据预测信息积极调度移动储能,能够增加移动储能利用时效,从而缩短负荷停电时间。为此,本文提出考虑极端天气下配网线路随机故障的移动储能灾前位置调度模型。该模型以系统的失负荷损失最小为目标函数,在移动储能的运行约束中考虑车流等的影响。首先,建立台风天气的路径预测模型和风场模型,预测配电线路的故障概率,利用蒙特卡洛抽样获取网络的故障场景;然后,考虑道路车流影响,建立移动储能在路网和电网耦合网络中的路径选择模型,并确定移动储能在各节点间的转移时间。最后,考虑移动储能的充放电过程和行进时间,建立移动储能的最优位置调度模型。该模型为混合整数优化模型,利用现有求解器即可求解。以IEEE 33节点测试系统为例进行分析,算例表明:相比于未进行灾前位置调度的运行方式,能降低系统的停电期望值达6.2%。维修队伍和移动储能两者的调度策略,互有影响。综合考虑两者,可加速系统性能的恢复进程,提高系统的弹性性能。为此,本文考虑移动储能对故障线路维修时间序列的影响,建立移动储能设备和维修队伍的协同调度模型。首先,讨论了元件修复时间获取的统计方法,建立以最小失负荷总量的维修队伍的修复顺序优化模型;然后,考虑移动储能的影响,在移动储能灾前调度的基础上,建立移动储能参与下的多时段联合调度模型;最后,根据配网在极端天气过后的恢复过程,提出三个能刻画移动储能对系统弹性性能提升作用的指标,并给出了含移动储能的配电系统弹性评估流程。以IEEE 33节点配电测试系统为例进行分析,算例表明:移动储能的参与能够影响系统的修复顺序,移动储能和维修队伍配合,可有效提高系统的弹性性能15%以上。移动储能设备投资较大,单纯的考虑极端天气下或日常运行状态下的运行效益,建立的投资模型并不准确。为此,本文建立了考虑移动储能弹性价值增益和常态运行价值增益的混合整数容量规划模型。首先,基于移动储能在极端天气下减少的停电损失,建立移动储能的弹性收益模型;然后,挖掘移动储能在配电系统常态运行情况下的利用价值,建立移动储能在停电作业过程中,作为替代性电源进行供电的收益模型,和在电价低时充电、电价高时放电的效益产出模型;最后,联合极端场景、常态运行场景,建立移动储能的容量投资模型。以IEEE 33节点配电测试系统为例进行分析,算例表明:该模型能够筛选出较优的规划方案,可为移动储能的投资决策,提出合理的建议,并分析了系统预安排停电次数和系统极端天气频率等因素对规划结果的影响。
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