面向韧性的城市能源系统安全规则提取及优化运行

黄武靖; 司方远; 张宁; 窦真兰; 康重庆

doi:10.7500/AEPS20221012003

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面向韧性的城市能源系统安全规则提取及优化运行

学术研究 | 更新时间：2023-06-19

- 面向韧性的城市能源系统安全规则提取及优化运行
- Resilience-oriented Security Rule Extraction and Optimal Operation for Urban Energy System
- 电力系统自动化 2023年47卷第12期页码：1-8
- 作者机构：
  
  1.电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学),北京市 100084
  2.国网上海市电力公司,上海市 200023
- 作者简介：
  
  黄武靖(1995—)，男，博士，主要研究方向：多能源系统的建模、运行和规划。E-mail：hwj17@mails.tsinghua.edu.cn
  司方远(1992—)，男，通信作者，博士，助理研究员，主要研究方向：综合能源系统的优化规划、运行与控制。E-mail：sifangyuan@mail.tsinghua.edu.cn
  张宁(1985—)，男，博士，副教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统规划与运行、多能源系统、可再生能源并网。E-mail：ningzhang@tsinghua.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家电网有限公司科技项目(5100-202199519A-0-5-ZN)
- DOI：10.7500/AEPS20221012003
  中图分类号：
- 收稿：2022-10-12，
  
  修回：2023-03-24，
  
  网络出版：2023-05-04，
  
  纸质出版：2023-06-25
- 稿件说明：
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黄武靖,司方远,张宁等.面向韧性的城市能源系统安全规则提取及优化运行[J].电力系统自动化,2023,47(12):1-8.

HUANG Wujing,SI Fangyuan,ZHANG Ning,et al.Resilience-oriented Security Rule Extraction and Optimal Operation for Urban Energy System[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(12):1-8.
黄武靖,司方远,张宁等.面向韧性的城市能源系统安全规则提取及优化运行[J].电力系统自动化,2023,47(12):1-8. DOI： 10.7500/AEPS20221012003.

HUANG Wujing,SI Fangyuan,ZHANG Ning,et al.Resilience-oriented Security Rule Extraction and Optimal Operation for Urban Energy System[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(12):1-8. DOI： 10.7500/AEPS20221012003.

摘要

城市能源系统不仅需要具备高可靠性以应对小规模、大概率的日常故障事件，还需要具备高韧性以应对大规模、小概率的极端灾害事件。随着跨能源形式耦合以及电力电子化程度的不断提高，城市能源系统有望通过协调跨系统能量转移和海量电力电子设备快速调节提升系统韧性。首先，文中提出了极端灾害事件下城市能源系统两阶段韧性运行模型，综合考虑了电力电子设备快动态特性和多能源网络慢动态特性的建模与协调。其次，针对韧性模型存在多约束、求解复杂度高等问题，提出了基于稀疏权重斜决策树理论的数据驱动城市能源系统安全规则提取方法，将复杂的韧性模型转化为少量的混合整数线性约束，即安全规则，并内嵌至系统正常运行模型。最后，通过算例分析验证了所提方法的有效性及其相较于传统模型驱动方法在计算效率上的优势。

Abstract

Urban energy systems not only need to have high reliability for small-scale and large-probability daily failure events

but also need to have high resilience to cope with large-scale and small-probability extreme disaster events. With the increasing coupling of cross-energy forms and power electronization

the urban energy system is expected to improve system resilence through coordinated cross-system energy transfer and rapid regulation of massive power electronic devices. First

this paper proposes a two-stage resilience operation model for urban energy systems under extreme disaster events

which integrates the modeling and coordination of fast dynamic characteristics of power electronic devices and slow dynamic characteristics of multi-energy networks. Then

to address the problems of multiple constraints and high solution complexity of the resilience model

a data-driven urban energy system security rule extraction method based on space-weighted inclined decision tree theory is proposed. The method transforms the complex resilience model into a small number of mixed-integer linear constraints

namely security rules

and embeds them into the system normal operation model. Finally

the effectiveness of the proposed method and its advantages in computational efficiency over the traditional model-driven methods are verified by case analysis.

关键词

Keywords

references

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