Resilience Enhancement Strategy with Multi-stage Collaboration for Receiving-end Grid Under Typhoon Disaster

JIAO Jianing; LIU Lu; ZHANG Tianyu; XUAN Wenbo; LI Hui; LIU Zhongyi

doi:10.7500/AEPS20221123001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Resilience Enhancement Strategy with Multi-stage Collaboration for Receiving-end Grid Under Typhoon Disaster

Basic Research | 更新时间：2023-06-19

- Resilience Enhancement Strategy with Multi-stage Collaboration for Receiving-end Grid Under Typhoon Disaster
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 12, Pages: 9-18(2023)
- 作者机构：
  
  1.电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学),上海市 200240
  2.国网天津市电力公司经济技术研究院,天津市 300171
  3.国网天津市电力公司,天津市 300010
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(51807116);State Grid Corporation of China(KJ21-1-28)
- DOI：10.7500/AEPS20221123001
  CLC：
- Received：23 November 2022，
  
  Revised：2023-01-19，
  
  Published Online：28 April 2023，
  
  Published：25 June 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
焦嘉凝,柳璐,张天宇等.台风灾害下多阶段协同的受端电网弹性提升策略[J].电力系统自动化,2023,47(12):9-18.

JIAO Jianing,LIU Lu,ZHANG Tianyu,et al.Resilience Enhancement Strategy with Multi-stage Collaboration for Receiving-end Grid Under Typhoon Disaster[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(12):9-18.
焦嘉凝,柳璐,张天宇等.台风灾害下多阶段协同的受端电网弹性提升策略[J].电力系统自动化,2023,47(12):9-18. DOI： 10.7500/AEPS20221123001.

JIAO Jianing,LIU Lu,ZHANG Tianyu,et al.Resilience Enhancement Strategy with Multi-stage Collaboration for Receiving-end Grid Under Typhoon Disaster[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(12):9-18. DOI： 10.7500/AEPS20221123001.

摘要

近年来，台风成为影响沿海城市受端电网安全运行的主要自然灾害。文中综合考虑台风下负荷、区外来电、各类机组、储能、输电通道等在内的受端电网响应特性，提出一种计及预防阶段、抵抗-响应阶段、恢复阶段的多阶段协同弹性提升策略。通过实际运行曲线与理想运行曲线之差量化电网弹性，实现城市受端电网弹性评估。弹性提升模型以投资运行总成本最小和电网弹性最大为目标，包含输电通道加固、机组组合以及增加修复队伍3种措施，涵盖台风过境电网3个阶段状态变化。最后，选取中国某市实际受端电网结合中国气象局热带气旋中心台风数据验证了模型的有效性。

Abstract

In recent years

the typhoon become a major natural disaster affecting the safe operation of the receiving-end grid in coastal cities. This paper proposes a resilience enhancement strategy for multi-stage collaboration including the prevention stage

resistance-response stage and recovery stage by considering the response characteristics of the receiving-end grid under the typhoon disaster

including load

external power

various units

energy storage

and power transmission channels. The resilience of the grid is quantified by the difference between the actual and ideal operation curves

and the resilience of the urban grid is evaluated. The resilience enhancement model and the ideal aims to minimize the total cost of investment and operation and maximize the grid resilience

and includes three types of measures: power transmission channel reinforcement

unit commitment

and additional restoration teams

covering three phases of grid state changes during typhoon transit. Finally

the validity of the model is verified by selecting the actual receiving-end grid of a Chinese city and combining it with typhoon data from the Tropical Cyclone Center of the China Meteorological Administration.

关键词

Keywords

references

别朝红，林雁翎，邱爱慈 . 弹性电网及其恢复力的基本概念与研究展望［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 22 ）： 1 - 9 .

BIE Zhaohong ， LIN Yanling ， QIU Aici . Concept and research prospects of power system resilience ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 22 ）： 1 - 9 .

张怡 . 超强台风对浙江电网的影响及防范建议［J］. 浙江水利水电学院学报， 2020 ， 32 （ 4 ）： 39 - 44 .

ZHANG Yi . Influence of super typhoon on Zhejiang power grid and preventive measures ［J］. Journal of Zhejiang University of Water Resources and Electric Power ， 2020 ， 32 （ 4 ）： 39 - 44 .

庞准，李邦峰，俞悦，等 . 海南电网台风期间运行方式研究［J］. 电网技术， 2007 ， 31 （ 7 ）： 46 - 50 .

PANG Zhun ， LI Bangfeng ， YU Yue ， et al . Study on operating modes of Hainan power grid during typhoon periods ［J］. Power System Technology ， 2007 ， 31 （ 7 ）： 46 - 50 .

张勇，赵勇，王景亮，等 . 台风对电网运行影响及应对措施［J］. 南方电网技术， 2012 ， 6 （ 1 ）： 42 - 45 .

ZHANG Yong ， ZHAO Yong ， WANG Jingliang ， et al . The influence of typhoon on the operation of power grid and countermeasures ［J］. Southern Power System Technology ， 2012 ， 6 （ 1 ）： 42 - 45 .

文习山，屈路，王羽，等 . 叶片转动对风机引雷能力影响的模拟试验研究［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 7 ）： 2151 - 2159 .

WEN Xishan ， QU Lu ， WANG Yu ， et al . Experimental study of the influence of the blade rotation on triggered lightning ability of wind turbine’s blades ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 7 ）： 2151 - 2159 .

何伟，田德，邓英，等 . 风力发电机组旋转湍流风场数值模拟［J］. 中国电机工程学报， 2013 ， 33 （ 11 ）： 82 - 87 .

HE Wei ， TIAN De ， DENG Ying ， et al . Turbulent wind field simulation of wind turbines with rotational effects ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2013 ， 33 （ 11 ）： 82 - 87 .

陈思铭，孙韵琳，王小杨，等 . 基于灾后定损评估的台风灾害对光伏组件输出功率影响的分析［J］. 太阳能， 2021 （ 12 ）： 51 - 57 .

CHEN Siming ， SUN Yunlin ， WANG Xiaoyang ， et al . Analysis of impact of typhoon disaster on the output power of PV modules based on post-disaster damage assessment ［J］. Solar Energy ， 2021 （ 12 ）： 51 - 57 .

许涛，励刚，于钊，等 . 多直流馈入受端电网频率紧急协调控制系统设计与应用［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 8 ）： 98 - 104 .

XU Tao ， LI Gang ， YU Zhao ， et al . Design and application of emergency coordination control system for multi-infeed HVDC receiving-end system coping with frequency stability problem ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 8 ）： 98 - 104 .

桑丙玉，姚良忠，李明杨，等 . 基于二阶锥规划的含大规模风电接入的直流电网储能配置［J］. 电力系统保护与控制， 2020 ， 48 （ 5 ）： 86 - 94 .

SANG Bingyu ， YAO Liangzhong ， LI Mingyang ， et al . Research on energy storage system planning of DC grid with large-scale wind power integration ［J］. Power System Protection and Control ， 2020 ， 48 （ 5 ）： 86 - 94 .

严康为，龙鑫林，鲁军勇，等 . 高倍率磷酸铁锂电池简化机理建模与放电特性分析［J］. 电工技术学报， 2022 ， 37 （ 3 ）： 599 - 609 .

YAN Kangwei ， LONG Xinlin ， LU Junyong ， et al . Simplified mechanism modeling and discharge characteristic analysis of high C-rate LiFePO 4 battery ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2022 ， 37 （ 3 ）： 599 - 609 .

景祥，秦文萍，姚宏民，等 . 极端自然灾害下新型电力系统弹性提升措施研究及关键技术综述［J］. 太原理工大学学报， 2022 ， 53 （ 3 ）： 432 - 442 .

JING Xiang ， QIN Wenping ， YAO Hongmin ， et al . A review of research and key technologies on the resilience improvement measures of new power systems under extreme natural disasters ［J］. Journal of Taiyuan University of Technology ， 2022 ， 53 （ 3 ）： 432 - 442 .

BAGHERI A ， ZHAO C Y ， QIU F ， et al . Resilient transmission hardening planning in a high renewable penetration era ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 2 ）： 873 - 882 .

梁挺江 . 台风天气配网架空线路防风加固技术和应急处置工作［EB/OL］.［ 2022-11-23 ］. https：//www.docin.com/p-2666086989.html https://www.docin.com/p-2666086989.html .

LIANG Tingjiang . Typhoon weather distribution network overhead lines windproof reinforcement technology and emergency disposal ［EB/OL］. ［ 2022-11-23 ］. https：//www.docin.com/p-2666086989.html https://www.docin.com/p-2666086989.html .

周海强，顾婷艳，薛峰，等 . 基于连续近似线性规划的含UPFC风电系统校正控制决策方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 8 ）： 20 - 28 .

ZHOU Haiqiang ， GU Tingyan ， XUE Feng ， et al . Decision-making method of corrective control for wind power system with unified power flow controller based on successive approximated linear programming ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 8 ）： 20 - 28 .

周晓敏，葛少云，李腾，等 . 极端天气条件下的配电网韧性分析方法及提升措施研究［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 2 ）： 505 - 513 .

ZHOU Xiaomin ， GE Shaoyun ， LI Teng ， et al . Assessing and boosting resilience of distribution system under extreme weather ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 2 ）： 505 - 513 .

HUANG G ， WANG J H ， CHEN C ， et al . Integration of preventive and emergency responses for power grid resilience enhancement ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2017 ， 32 （ 6 ）： 4451 - 4463 .

杜诗嘉，郭创新，俞啸玲，等 . 台风灾害下的弹性配电网研究综述与展望［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 2 ）： 176 - 186 .

DU Shijia ， GUO Chuangxin ， YU Xiaoling ， et al . Review and prospect of resilient distribution network under typhoon disaster ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 2 ）： 176 - 186 .

王彩霞，时智勇，梁志峰，等 . 新能源为主体电力系统的需求侧资源利用关键技术及展望［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 16 ）： 37 - 48 .

WANG Caixia ， SHI Zhiyong ， LIANG Zhifeng ， et al . Key technologies and prospects of demand-side resource utilization for power systems dominated by renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 16 ）： 37 - 48 .

彭寒梅，刘子威，谭貌，等 . 面向弹性提升的主动配电网重构与元件修复协同方法［J］. 电力系统保护与控制， 2022 ， 50 （ 17 ）： 35 - 44 .

PENG Hanmei ， LIU Ziwei ， TAN Mao ， et al . Collaborative method for an active distribution network reconfiguration and component repair for resilience improvement ［J］. Power System Protection and Control ， 2022 ， 50 （ 17 ）： 35 - 44 .

唐文虎，杨毅豪，李雅晶，等 . 极端气象灾害下输电系统的弹性评估及其提升措施研究［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 7 ）： 2244 - 2254 .

TANG Wenhu ， YANG Yihao ， LI Yajing ， et al . Investigation on resilience assessment and enhancement for power transmission systems under extreme meteorological disasters ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 7 ）： 2244 - 2254 .

葛少云，张成昊，刘洪，等 . 考虑微能源网支撑作用的配电网弹性提升策略［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 7 ）： 2306 - 2317 .

GE Shaoyun ， ZHANG Chenghao ， LIU Hong ， et al . Resilience enhancement strategy for distribution network considering supporting role of micro energy grid ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 7 ）： 2306 - 2317 .

陈星宇，钱瞳，唐文虎，等 . 台风灾害下配电网弹性提升的二阶段优化方法［J］. 广东电力， 2022 ， 35 （ 6 ）： 26 - 40 .

CHEN Xingyu ， QIAN Tong ， TANG Wenhu ， et al . Two-stage optimization method of distribution network resilience enhancement under typhoon meteorological disasters ［J］. Guangdong Electric Power ， 2022 ， 35 （ 6 ）： 26 - 40 .

张亚超，谢仕炜 . 面向配电网弹性提升的多时间尺度恢复策略协调优化框架［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 18 ）： 28 - 34 .

ZHANG Yachao ， XIE Shiwei . Coordinated optimization framework of multi-timescale restoration strategies for resilience enhancement of distribution networks ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 18 ）： 28 - 34 .

OUYANG M ， DUEÑAS-OSORIO L ， MIN X . A three-stage resilience analysis framework for urban infrastructure systems ［J］. Structural Safety ， 2012 ， 36/37 ： 23 - 31 .

李雅晶 . 极端天气事件下电力系统调度及其弹性提升的研究［D］. 广州：华南理工大学， 2020 .

LI Yajing . Power system dispatch and its resilience enhancement during extreme weather events ［D］. Guangzhou ： South China University of Technology ， 2020 .

郭小江，马世英，卜广全，等 . 直流系统参与电网稳定控制应用现状及在安全防御体系中的功能定位探讨［J］. 电网技术， 2012 ， 36 （ 8 ）： 116 - 123 .

GUO Xiaojiang ， MA Shiying ， BU Guangquan ， et al . Present application situation of DC system participating in power system stability control and discussion on position of its functions in security defense system ［J］. Power System Technology ， 2012 ， 36 （ 8 ）： 116 - 123 .

王子强 . 特高压交直流互联电网频率紧急控制系统研究［D］. 北京：华北电力大学， 2018 .

WANG Ziqiang . Research on frequency emergency control system of UHV AC and DC interconnected power network ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2018 .

袁森，陈得治，罗亚洲，等 . 直流闭锁冲击弱交流通道的稳定特性及多资源协调控制措施［J］. 电力自动化设备， 2018 ， 38 （ 8 ）： 203 - 210 .

YUAN Sen ， CHEN Dezhi ， LUO Yazhou ， et al . Stability characteristics and coordinated control measures of multi-resource for DC blocking fault impacting weak AC channel ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2018 ， 38 （ 8 ）： 203 - 210 .

黄伟，黄廷城，王立勇，等 . 基于态势感知的电网台风预警防御框架研究综述［J］. 电力系统保护与控制， 2018 ， 46 （ 11 ）： 162 - 169 .

HUANG Wei ， HUANG Tingcheng ， WANG Liyong ， et al . Research on typhoon early warning and defense framework of power grid based on situation awareness ［J］. Power System Protection and Control ， 2018 ， 46 （ 11 ）： 162 - 169 .

宁剑，吴继平，江长明，等 . 考虑资源运行特性的可调节负荷调峰调频优化控制策略［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 15 ）： 11 - 19 .

NING Jian ， WU Jiping ， JIANG Changming ， et al . Optimal control strategy of peak and frequency regulation for adjustable loads considering operation characteristics of resources ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 15 ）： 11 - 19 .

刘小聪，王蓓蓓，李扬，等 . 智能电网下计及用户侧互动的发电日前调度计划模型［J］. 中国电机工程学报， 2013 ， 33 （ 1 ）： 30 - 38 .

LIU Xiaocong ， WANG Beibei ， LI Yang ， et al . Day-ahead generation scheduling model considering demand side interaction under smart grid paradigm ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2013 ， 33 （ 1 ）： 30 - 38 .

李浩，朱才朝，樊志鑫，等 . 基于二阶滑膜-PID控制的风力发电机最大功率跟踪策略研究［J］. 太阳能学报， 2022 ， 43 （ 3 ）： 306 - 314 .

LI Hao ， ZHU Caichao ， FAN Zhixin ， et al . Research on maximum power point tracking strategy of wind turbine based on second order sliding model-PID control ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2022 ， 43 （ 3 ）： 306 - 314 .

黎淑娟，李欣然，黄际元，等 . 考虑倍率特性的调频用储能电池优化配置［J］. 太阳能学报， 2020 ， 41 （ 3 ）： 127 - 132 .

LI Shujuan ， LI Xinran ， HUANG Jiyuan ， et al . Optimal configuration of frequency regulation battery energy storage considering rate characteristics ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2020 ， 41 （ 3 ）： 127 - 132 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Quasi-sequential Evaluation of Capacity Credit for Renewable Energy Based on Copula Spatio-temporal Correlation Model

Load Restoration Strategy for Integrated Electricity-Gas Energy System with Mobile Hydrogen Energy Storage Under Typhoon Disasters

Power Source Planning of New Power System for Guaranteeing Supply-Demand Security Under Extreme Weather

Related Author

ZHONG Jian

CHEN Chen

ZHANG Haochen

SHEN Wentao

BIAN Yiheng

LI Gengfeng

BIE Zhaohong

WANG Shilong

Related Institution

State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment (Xi’an Jiaotong University)

College of Electrical Engineering, Zhejiang University

School of Automation, Wuhan University of Technology

Economics and Technology Research Institute, State Grid Hubei Electric Power Company

State Grid Fujian Electric Power Co., Ltd.

⁰