智能配電系統(tǒng)的供電能力模型與機(jī)理研究結(jié)題摘要

配電網(wǎng)最大供電能力（TSC）是與輸電網(wǎng)最大輸電能力（TTC）相對(duì)應(yīng)的重要指標(biāo)，本項(xiàng)目首次系統(tǒng)性地對(duì)TSC開展了理論研究。項(xiàng)目完成了TSC的精確建模并通過經(jīng)典N-1仿真驗(yàn)證正確；揭示了TSC模型解的性質(zhì)和種類；揭示了主要因素對(duì)TSC的影響規(guī)律和作用機(jī)理；發(fā)展了基于TSC理論的新配電網(wǎng)規(guī)劃方法。代表性的研究成果如下： （1） 解決了TSC的精確建模問題，成果包括：①提出了更適合配電網(wǎng)規(guī)劃精度的基于饋線的TSC模型，同時(shí)計(jì)及了主變N-1和饋線N-1；②分析了電壓及網(wǎng)損對(duì)TSC的影響，提出了基于潮流的TSC模型，解決了模型中融入非線性潮流方程的難點(diǎn)，得出基于饋線TSC模型對(duì)于城市電網(wǎng)規(guī)劃已經(jīng)適用的結(jié)論；③提出了計(jì)及用戶分級(jí)與互動(dòng)的TSC模型；④針對(duì)電力電子化的趨勢(shì)，提出了柔性配電網(wǎng)的TSC模型。 （2） 結(jié)合圖像觀測(cè)與數(shù)學(xué)推導(dǎo)，揭示了TSC的性質(zhì)與機(jī)理。成果有：①?gòu)臄?shù)學(xué)原理上分析得到TSC模型解的性質(zhì)；②饋線聯(lián)絡(luò)對(duì)TSC的作用機(jī)理；③分布式電源和儲(chǔ)能對(duì)TSC的影響；④變電站主接線對(duì)TSC的影響。在TSC性質(zhì)研究中。 （3） 發(fā)展了新的基于TSC的規(guī)劃理論，對(duì)提高配電網(wǎng)利用率具有重要意義。成果有：①基于TSC的配電網(wǎng)規(guī)劃理念、方法與步驟；②基于TSC的變電站規(guī)劃方法；③基于TSC的饋線聯(lián)絡(luò)建設(shè)次序規(guī)劃方法；④基于TSC和DSSR的安全高效運(yùn)行模式；⑤基于TSC的高中壓配電網(wǎng)一體化安全性校驗(yàn)。TSC規(guī)劃方法已得到天津、杭州配電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用。 總之，本項(xiàng)目很好地完成了立項(xiàng)目標(biāo)，開辟了智能配電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)安全與高效的一個(gè)新技術(shù)方向。所提出理論還密切結(jié)合了目前我國(guó)配電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀并得到實(shí)際應(yīng)用檢驗(yàn)。在TSC的性質(zhì)研究中發(fā)現(xiàn)了配電系統(tǒng)的安全邊界，提出了配電安全域（DSSR）的概念， DSSR基礎(chǔ)研究已獲得國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（51477112）支持，體現(xiàn)了本項(xiàng)目后續(xù)研究的良好前景。 2100433B

智能電網(wǎng)下配電系統(tǒng)將具備通過配電網(wǎng)絡(luò)快速轉(zhuǎn)供變電站負(fù)荷的新邊界條件，為建立配電系統(tǒng)供電能力（Total Supply Capability，簡(jiǎn)稱TSC）理論提供了基礎(chǔ)。項(xiàng)目將借鑒輸電能力理論進(jìn)行供電能力的建模和機(jī)理研究，內(nèi)容包括兩方面：（1）建立嚴(yán)格的TSC模型和精確計(jì)算方法，解決負(fù)荷轉(zhuǎn)移離散性、主變或饋線控制變量選擇、N-X擴(kuò)展等模型問題；（2）研究TSC基本性質(zhì)和機(jī)理。目前國(guó)內(nèi)外均未形成與輸電能力對(duì)應(yīng)的供電能力理論，公開發(fā)表的供電能力指標(biāo)族、定義、模型、求解和應(yīng)用等前期研究大部分都是申請(qǐng)人和項(xiàng)目成員在國(guó)內(nèi)外主流期刊上首先提出的。本項(xiàng)目是建立供電能力理論體系的基礎(chǔ)性和原創(chuàng)性工作，具有重要的科學(xué)意義；同時(shí)切合了目前智能電網(wǎng)背景下大規(guī)模城市建成區(qū)復(fù)雜配電系統(tǒng)科學(xué)規(guī)劃發(fā)展的重大需求，將為智能配電系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行提供新的理論工具。

高速鐵路牽引供電負(fù)荷呈現(xiàn)頻繁沖擊、大功率、高密度等新特點(diǎn)，高鐵運(yùn)營(yíng)以來(lái)頻現(xiàn)系列異?；蚬收犀F(xiàn)象（如諧振過壓、振蕩封鎖），給高鐵甚至區(qū)域電網(wǎng)安全可靠帶來(lái)了全新挑戰(zhàn)，而目前該問題的產(chǎn)生機(jī)理尚不完全明確。項(xiàng)目首次從區(qū)域電網(wǎng)和牽引供電耦合的角度，提出高鐵牽引供電系統(tǒng)與區(qū)域電網(wǎng)相互作用及振蕩機(jī)理研究。通過建立區(qū)域電網(wǎng)-牽引供電（牽引網(wǎng)-動(dòng)車-回流）動(dòng)態(tài)耦合統(tǒng)一模型，考察區(qū)域電網(wǎng)與牽引供電的相互作用；研究相互作用下的低頻振蕩機(jī)理、高次諧波諧振機(jī)理，以解釋電壓振蕩封鎖、諧振過壓、諧振過流等導(dǎo)致的供電中斷或者設(shè)備故障等現(xiàn)象；研究大功率、不平衡、頻繁沖擊負(fù)荷作用下，區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)行的電壓品質(zhì)和災(zāi)變風(fēng)險(xiǎn)，通過開發(fā)動(dòng)態(tài)仿真和同步高頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)以驗(yàn)證機(jī)理。項(xiàng)目采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、仿真分析、理論建模相結(jié)合的研究方法，有望全面揭示高鐵牽引供電故障或振蕩機(jī)理，對(duì)提出抑制方案、保障牽引供電和區(qū)域電網(wǎng)的安全可靠具有重要意義。

項(xiàng)目對(duì)服務(wù)挖掘的機(jī)理、框架和模型進(jìn)行了深入的探討。首先通過對(duì)服務(wù)挖掘機(jī)理的研究，揭示并論證了客戶行為與服務(wù)內(nèi)容及時(shí)機(jī)之間的內(nèi)在規(guī)律，提出了基于客戶行為分析的指標(biāo)體系，分析了個(gè)體行為偏差對(duì)服務(wù)屬性的影響方式和影響程度；其次以概念、機(jī)理、內(nèi)在規(guī)律等理論研究為基礎(chǔ)，界定了服務(wù)挖掘的構(gòu)成要素，提出了基于客戶行為分析的服務(wù)挖掘框架以及各層次的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；最后通過分析客戶行為、客戶服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)規(guī)范與服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)時(shí)機(jī)之間的關(guān)系，構(gòu)造了基于客戶行為分析的服務(wù)挖掘三個(gè)算法模型，即客戶共性特征子模型、客戶行為分析子模型和服務(wù)規(guī)則匹配子模型。本課題研究的關(guān)鍵問題是客戶群共性特征的提取，客戶個(gè)體影響因子的確定，服務(wù)規(guī)則的匹配與調(diào)節(jié)機(jī)制的建立。項(xiàng)目公開發(fā)表論文23篇，三大檢索收錄5篇，國(guó)內(nèi)重要期刊發(fā)表5篇，博士學(xué)位論文2篇，碩士學(xué)位論文11篇。 2100433B

由于時(shí)間有限，還有待進(jìn)一步的發(fā)展和完善 :

(1)配電網(wǎng)最大供電能力的模型的配電網(wǎng)所考慮的N-1安全性只考慮了負(fù)荷轉(zhuǎn)帶后的過負(fù)荷問題，簡(jiǎn)化了N-1過程。實(shí)際上，最精確的做法應(yīng)該是對(duì)N-1轉(zhuǎn)帶后的運(yùn)行方式進(jìn)行潮流計(jì)算，這樣能夠計(jì)及網(wǎng)損，并考慮電壓約束和每段饋線容量約束。同樣，分布式電源的接入對(duì)最大供電能力的影響也應(yīng)考慮到模型中。

(2)主變短時(shí)過載系數(shù)k也應(yīng)考慮進(jìn)入供電能力模型，可定義為短時(shí)供電能力。

(3)可以考慮更復(fù)雜的故障模式，如配電網(wǎng)N-2以及N-X情景下的配電網(wǎng)最大供電能力。

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