智能配電系統(tǒng)的供電能力模型與機理研究項目摘要

智能電網(wǎng)下配電系統(tǒng)將具備通過配電網(wǎng)絡快速轉(zhuǎn)供變電站負荷的新邊界條件，為建立配電系統(tǒng)供電能力（Total Supply Capability，簡稱TSC）理論提供了基礎。項目將借鑒輸電能力理論進行供電能力的建模和機理研究，內(nèi)容包括兩方面：（1）建立嚴格的TSC模型和精確計算方法，解決負荷轉(zhuǎn)移離散性、主變或饋線控制變量選擇、N-X擴展等模型問題；（2）研究TSC基本性質(zhì)和機理。目前國內(nèi)外均未形成與輸電能力對應的供電能力理論，公開發(fā)表的供電能力指標族、定義、模型、求解和應用等前期研究大部分都是申請人和項目成員在國內(nèi)外主流期刊上首先提出的。本項目是建立供電能力理論體系的基礎性和原創(chuàng)性工作，具有重要的科學意義；同時切合了目前智能電網(wǎng)背景下大規(guī)模城市建成區(qū)復雜配電系統(tǒng)科學規(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、運行提供新的理論工具。

配電網(wǎng)最大供電能力（TSC）是與輸電網(wǎng)最大輸電能力（TTC）相對應的重要指標，本項目首次系統(tǒng)性地對TSC開展了理論研究。項目完成了TSC的精確建模并通過經(jīng)典N-1仿真驗證正確；揭示了TSC模型解的性質(zhì)和種類；揭示了主要因素對TSC的影響規(guī)律和作用機理；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，同時計及了主變N-1和饋線N-1；②分析了電壓及網(wǎng)損對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，得出基于饋線TSC模型對于城市電網(wǎng)規(guī)劃已經(jīng)適用的結論；③提出了計及用戶分級與互動的TSC模型；④針對電力電子化的趨勢，提出了柔性配電網(wǎng)的TSC模型。 （2） 結合圖像觀測與數(shù)學推導，揭示了TSC的性質(zhì)與機理。成果有：①從數(shù)學原理上分析得到TSC模型解的性質(zhì)；②饋線聯(lián)絡對TSC的作用機理；③分布式電源和儲能對TSC的影響；④變電站主接線對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)絡建設次序規(guī)劃方法；④基于TSC和DSSR的安全高效運行模式；⑤基于TSC的高中壓配電網(wǎng)一體化安全性校驗。TSC規(guī)劃方法已得到天津、杭州配電網(wǎng)的實際應用。 總之，本項目很好地完成了立項目標，開辟了智能配電網(wǎng)規(guī)劃領域?qū)崿F(xiàn)安全與高效的一個新技術方向。所提出理論還密切結合了目前我國配電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀并得到實際應用檢驗。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基礎研究已獲得國家自然科學基金面上項目（51477112）支持，體現(xiàn)了本項目后續(xù)研究的良好前景。 2100433B

高速鐵路牽引供電負荷呈現(xiàn)頻繁沖擊、大功率、高密度等新特點，高鐵運營以來頻現(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)安全可靠帶來了全新挑戰(zhàn)，而目前該問題的產(chǎn)生機理尚不完全明確。項目首次從區(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)相互作用及振蕩機理研究。通過建立區(qū)域電網(wǎng)-牽引供電（牽引網(wǎng)-動車-回流）動態(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理、高次諧波諧振機理，以解釋電壓振蕩封鎖、諧振過壓、諧振過流等導致的供電中斷或者設備故障等現(xiàn)象；研究大功率、不平衡、頻繁沖擊負荷作用下，區(qū)域電網(wǎng)運行的電壓品質(zhì)和災變風險，通過開發(fā)動態(tài)仿真和同步高頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)以驗證機理。項目采用實測數(shù)據(jù)、仿真分析、理論建模相結合的研究方法，有望全面揭示高鐵牽引供電故障或振蕩機理，對提出抑制方案、保障牽引供電和區(qū)域電網(wǎng)的安全可靠具有重要意義。

項目對服務挖掘的機理、框架和模型進行了深入的探討。首先通過對服務挖掘機理的研究，揭示并論證了客戶行為與服務內(nèi)容及時機之間的內(nèi)在規(guī)律，提出了基于客戶行為分析的指標體系，分析了個體行為偏差對服務屬性的影響方式和影響程度；其次以概念、機理、內(nèi)在規(guī)律等理論研究為基礎，界定了服務挖掘的構成要素，提出了基于客戶行為分析的服務挖掘框架以及各層次的內(nèi)部結構；最后通過分析客戶行為、客戶服務數(shù)據(jù)庫、標準服務規(guī)范與服務內(nèi)容和服務時機之間的關系，構造了基于客戶行為分析的服務挖掘三個算法模型，即客戶共性特征子模型、客戶行為分析子模型和服務規(guī)則匹配子模型。本課題研究的關鍵問題是客戶群共性特征的提取，客戶個體影響因子的確定，服務規(guī)則的匹配與調(diào)節(jié)機制的建立。項目公開發(fā)表論文23篇，三大檢索收錄5篇，國內(nèi)重要期刊發(fā)表5篇，博士學位論文2篇，碩士學位論文11篇。 2100433B

由于時間有限，還有待進一步的發(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安全性只考慮了負荷轉(zhuǎn)帶后的過負荷問題，簡化了N-1過程。實際上，最精確的做法應該是對N-1轉(zhuǎn)帶后的運行方式進行潮流計算，這樣能夠計及網(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最大供電能力的影響也應考慮到模型中。

(2)主變短時過載系數(shù)k也應考慮進入供電能力模型，可定義為短時供電能力。

(3)可以考慮更復雜的故障模式，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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