[01809188]复杂电力系统大停电后的恢复策略研究与应用

课题来源于高技术研究发展计划（863计划）、多个国家自然科学基金、地方计划及横向委托项目。随着电网容量的不断增大、区域系统间互联的增强和电力市场改革的深化,电力系统的运行、操作和维护复杂性不断增大,系统运行于更接近极限的状态,发生大面积停电事故的可能性有所增大。然而,电力系统发生大停电事故会给社会和经济带来了巨大的损失,因此研究电力系统完全或部分停电后的恢复问题具有非常重要的的理论和实际意义。 课题以复杂电网大停电的恢复决策与优化问题研究为核心,探索确保电力系统大停电恢复的安全可靠性、快速性、经济性的新理论、新模型和新方法。研究主要包括四个方面的内容：黑启动决策理论、黑启动分区方法、输电网络重构优化策略和负荷恢复优化模型。本课题组自2010年以来一直在这一领域开展研究工作,通过不懈的努力,取得了一系列原创性科研成果。课题研究的主要原创性科研成果的论点和创新点包括： 1、黑启动决策理论。对大停电后电力系统的黑启动决策问题进行了系统的分析研究,识别出了影响黑启动决策的因素和主要挑战,在国际上首次提出了解决这一问题的系统的决策理论。发展了一种基于熵权决策方法的黑启动决策理论,该理论兼顾了黑启动决策属性权重的主客观性,克服了决策的主观性;首次提出了基于直觉模糊距离的黑启动群体决策一致性分析方法,以及基于比例标度层次分析法和熵权相结合的指标权重和专家权重的设置与调整方法,避免了专家的黑启动决策意见冲突,提高了群体决策的可靠性。 2、黑启动分区方法。提出了一种基于复杂网络社团结构理论的恢复子系统划分算法,加速了大停电后的系统恢复过程,缩短了对停电负荷的恢复供电时间,并从理论上为恢复子系统的划分提供决策支持;发展了基于递归二分法的电力系统黑启动分区的两步策略,即建立了待恢复机组的分组模型和电力系统图分区模型,提出了将黑启动分区问题转化为凸二次规划问题的求解方法,明显降低了求解问题的复杂性,为解决大规模系统分区问题提供了一种有效方法;提出了基于频率偏差和角度偏差变化的电力系统子系统的在线广域检测方法,为部分大停电后的局部区域电力系统制定恢复策略提供了技术支撑。 3、输电网络重构优化策略。提出了衡量电力网络枢纽性的电气介数指标,发展了基于加权复杂网络模型的恢复路径优化方法和输电网络重构优化策略;研究了计及节点间电气联系和节点负荷量的节点重要度评价方法和恢复路径评价方法,发展了网络重构多目标双层优化模型,即优化发电节点恢复顺序上层模型和确定恢复路径的下层模型,提出了基于连续动态Pareto和模糊决策方法的多步凋亡优化求解策略;提出了线路桥接功率、线路连接度和线路承重度这三个线路重要度评价新指标及其综合评价方法,以及计及恢复机组的发电容量和线路相对重要程度的机组恢复效益指标,发展了基于解释结构建模 （interpretative structural modeling,ISM）方法的输电网络重构优化策略。 4、负荷恢复优化模型。提出了基于并行恢复策略的局部大停电后电力系统重要负荷恢复的双层优化模型,即重要负荷恢复优化模型和恢复子系统优化模型,缩减了重要负荷的停电时间以及系统的整体停电损失;提出了基于广域测量的可恢复负荷功率估计模型,考虑了负荷的离散特性以及负荷恢复对系统频率、电压等的影响,引入了频率预测误差的反馈与修正策略, 提高了可恢复负荷量计算的精确度, 在提高系统恢复的速度的同时, 进一步保障了电力系统的频率稳定和电压稳定。 本课题的社会经济效益在于：研究形成的复杂电网大停电的系统恢复的新理论、新模型和新方法提高了大停电后电力系统的安全性、可靠性、快速性和经济性,降低了电力系统发生大停电事故后给社会和经济带来的巨大损失。课题已发表50余篇论文,其中20余篇被SCI收录,且SCI他引95次;获国家发明专利1项;出版《弹性电力系统及其恢复策略研究的理论与实践》著作1部;获得国家电网科学技术进步奖二等奖1项和国网江苏省电力公司科学技术进步奖一等奖1项。研究成果应用于国网江苏省电力有限公司、国网浙江省电力有限公司以及南方电网广东电网有限公司等。