台风灾害下考虑调节特性的多元资源紧急协调调度

张晓; 毛艺静; 许彦; 陆帅; 陈春宇

doi:10.7500/AEPS20241205003

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台风灾害下考虑调节特性的多元资源紧急协调调度

学术研究 | 更新时间：2026-02-28

- 台风灾害下考虑调节特性的多元资源紧急协调调度
- Coordinated Emergency Dispatch of Multiple Resources Considering Regulation Characteristics Under Typhoon Disaster
- 电力系统自动化 2025年49卷第24期页码：63-74
- 作者机构：
  
  1.中国矿业大学电气工程学院，江苏省徐州市 221116
  2.国网江苏电力设计咨询有限公司徐州勘测设计分公司，江苏省徐州市 221000
  3.东南大学电气工程学院，江苏省南京市 210096
- 作者简介：
  
  张晓(1974—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统分析。E-mail：zhangxiao@cumt.edu.cn
  毛艺静(2000—)，女，硕士研究生，主要研究方向：电力系统调度。E-mail：ts23230032a31@cumt.edu.cn
  许彦（1983—），男，高级工程师，主要研究方向：电力系统规划设计。E-mail： xuyan9999@163.com
  陈春宇(1991—)，男，通信作者，博士，副教授，主要研究方向：电力系统调度。E-mail： chunyuchen@cumt.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52207142)
- DOI：10.7500/AEPS20241205003
  中图分类号：
- 收稿：2024-12-05，
  
  修回：2025-03-22，
  
  网络首发：2025-04-16，
  
  纸质出版：2025-12-25
- 稿件说明：
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张晓,毛艺静,许彦等.台风灾害下考虑调节特性的多元资源紧急协调调度[J].电力系统自动化,2025,49(24):63-74.

ZHANG Xiao,MAO Yijing,XU Yan,et al.Coordinated Emergency Dispatch of Multiple Resources Considering Regulation Characteristics Under Typhoon Disaster[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(24):63-74.
张晓,毛艺静,许彦等.台风灾害下考虑调节特性的多元资源紧急协调调度[J].电力系统自动化,2025,49(24):63-74. DOI： 10.7500/AEPS20241205003.

ZHANG Xiao,MAO Yijing,XU Yan,et al.Coordinated Emergency Dispatch of Multiple Resources Considering Regulation Characteristics Under Typhoon Disaster[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(24):63-74. DOI： 10.7500/AEPS20241205003.

摘要

全球变暖导致的台风灾害对沿海电网安全运行构成严峻挑战，需采取紧急调度提升电网韧性。基于此，提出了一种考虑多元资源调节特性的两阶段紧急协调鲁棒调度策略。首先，结合台风灾害对电网设备的异常作用机理，分析了电网故障的时空演变特性。其次，根据线路时变故障概率获得时变熵值区间，生成基于信息熵的不确定故障集，并构建两阶段紧急协调鲁棒调度模型。然后，采用列与约束生成算法和交替优化过程，得到火电、风电、电化学储能和氢储能等多元资源的紧急协调鲁棒调度策略。最后，通过IEEE 14和IEEE 39节点系统的算例测试结果表明，相较于确定性策略和单阶段鲁棒策略，所提协调鲁棒调度策略保证了多元故障场景下电网的可靠性（较低的失负荷与零弃风），同时避免了保守型单阶段鲁棒调度导致的高成本问题。

Abstract

Typhoon disasters caused by global warming pose severe challenges to the safe operation of coastal power grids

necessitating emergency dispatch to enhance grid resilience. To address this

a two-stage emergency coordinated robust dispatch strategy considering multi-resource regulation characteristics is proposed. First

the spatiotemporal evolution characteristic of grid faults is analyzed based on the abnormal impact mechanisms of typhoon disasters on grid equipment. Second

a time-varying entropy interval is obtained from the time-varying fault probability of transmission lines to generate an uncertainty fault set based on information entropy

and a two-stage emergency coordinated robust dispatch model is formulated. Subsequently

the column-and-constraint generation algorithm and alternating optimization process are employed to derive the emergency coordinated robust dispatch strategy for multiple resources

such as thermal power

wind power

electrochemical energy storage

and hydrogen energy storage. Finally

case studies on IEEE 14-bus and IEEE 39-bus systems show that

compared with deterministic strategies and single-stage robust strategies

the proposed coordinated robust dispatch strategy ensures grid reliability in multiple fault scenarios (with low load shedding and zero wind curtailment)

while avoiding the high-cost issues caused by conservative single-stage robust dispatch.

关键词

Keywords

references

MAHZARNIA M ， MOGHADDAM M P ， BABOLI P T ， et al . A review of the measures to enhance power systems resilience ［J］. IEEE Systems Journal ， 2020 ， 14 （ 3 ）： 4059 - 4070 .

任洪波，张宇晨，吴琼，等 . 面向韧性提升的综合能源系统规划与运行调度研究综述［J/OL］. 电力系统自动化［ 2024-01-01 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20240604.1438.010.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20240604.1438.010.html .

REN Hongbo ， ZHANG Yuchen ， WU Qiong ， et al . Research review on planning and operation dispatch of integrated energy system for resilience enhancement ［J/OL］. Automation of Electric Power Systems ［ 2024-01-01 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20240604.1438.010.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20240604.1438.010.html .

苑子俊，张衡，时珊珊，等 . 考虑台风特征与线路故障双重不确定性的源-网-储协同规划［J/OL］. 电力系统自动化［ 2024-01-01 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20240806.1521.002.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20240806.1521.002.html .

YUAN Zijun ， ZHANG Heng ， SHI Shanshan ， et al . Coordinated preventive planning of source-network-storage considering the dual uncertainties of typhoon characteristics and line failure ［J/OL］. Automation of Electric Power Systems ［ 2024-01-01 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20240806.1521.002.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20240806.1521.002.html .

杨晓辉，杨爽，徐正宏，等 . 计及灵活配电单元的分布式电源优化配置方法［J］. 电力工程技术， 2023 ， 42 （ 1 ）： 19 - 25 .

YANG Xiaohui ， YANG Shuang ， XU Zhenghong ， et al . Optimal configuration method of distributed generation considering flexible distribution unit ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2023 ， 42 （ 1 ）： 19 - 25 .

陈韵含，许寅，王颖，等 . 考虑潜在恢复需求的城市配电网移动应急资源灾前布点［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 14 ）： 105 - 113 .

CHEN Yunhan ， XU Yin ， WANG Ying ， et al . Pre-disaster positioning of mobile emergency resources for urban distribution network considering potential restoration demand ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 14 ）： 105 - 113 .

CAO X Y ， CAO T X ， XU Z B ， et al . Resilience constrained scheduling of mobile emergency resources in electricity-hydrogen distribution network ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2023 ， 14 （ 2 ）： 1269 - 1284 .

邓慧琼，曾凡淦，张晓飞，等 . 基于脆弱支路筛选的电网连锁故障多目标预防策略［J］. 电力工程技术， 2023 ， 42 （ 2 ）： 223 - 231 .

DENG Huiqiong ， ZENG Fangan ， ZHANG Xiaofei ， et al . A multi-objective prevention strategy for grid cascading failure based on vulnerable lines screening ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2023 ， 42 （ 2 ）： 223 - 231 .

TRAKAS D N ， HATZIARGYRIOU N D . Resilience constrained day-ahead unit commitment under extreme weather events ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2020 ， 35 （ 2 ）： 1242 - 1253 .

张焕青，刘春明，赵宇龙，等 . 一种提升电力系统韧性的新型主动防御策略［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 5 ）： 2012 - 2021 .

ZHANG Huanqing ， LIU Chunming ， ZHAO Yulong ， et al . A novel proactive operation strategy to enhance power system resilience ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 5 ）： 2012 - 2021 .

ABDELMALAK M ， BENIDRIS M . Proactive generation redispatch to enhance power system resilience during hurricanes considering unavailability of renewable energy sources ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2022 ， 58 （ 3 ）： 3044 - 3053 .

ZHANG H ， ZHANG S X ， CHEN F P ， et al . Enhancing power grid resilience against typhoon disasters by coordinated scheduling of source-network-load ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2024 ， 60 （ 1 ）： 1442 - 1453 .

金国彬，李双，李国庆，等 . 考虑电动汽车集群时空能量可调控特性的交直流混合配电网紧急优化调度［J］. 电力自动化设备， 2023 ， 43 （ 7 ）： 102 - 109 .

JIN Guobin ， LI Shuang ， LI Guoqing ， et al . Emergency optimal dispatch of AC/DC hybrid distribution network considering spatio-temporal energy controllable characteristics of electric vehicle clusters ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 7 ）： 102 - 109 .

HUSSAIN A ， BUI V H ， KIM H M . Resilience-oriented optimal operation of networked hybrid microgrids ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 204 - 215 .

金海翔，边晓燕，黄阮明，等 . 计及风电波动的电-气综合能源系统台风灾中应急调度［J/OL］ . 电测与仪表［ 2024-11-01 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/23.1202.th.20240509.1801.012.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1202.th.20240509.1801.012.html .

JIN Haixiang ， BIAN Xiaoyan ， HUANG Ruanming ， et al . Emergency dispatching in typhoon disaster of electric-gas integrated energy system considering wind power fluctuation ［J/OL］. Electrical Measurement & Instrumentation ，［ 2024-11-01 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/23.1202.th.20240509.1801.012.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1202.th.20240509.1801.012.html .

徐秋童，于艾清 . 基于动态决策系统的黑启动灾后恢复路径优化［J］. 电力工程技术， 2023 ， 42 （ 5 ）： 185 - 194 .

XU Qiutong ， YU Aiqing . Optimization of post disaster recovery path of black start based on dynamic decision system ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2023 ， 42 （ 5 ）： 185 - 194 .

GAO H X ， CHEN Y ， XU Y ， et al . Resilience-oriented critical load restoration using microgrids in distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2016 ， 7 （ 6 ）： 2837 - 2848 .

陈碧云，陈灏颖，李滨 . 应对极端灾害的韧性配电网自动开关优化配置［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 11 ）： 71 - 77 .

CHEN Biyun ， CHEN Haoying ， LI Bin . Optimal planning of automatic switches in resilient distribution network against extreme disasters ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 11 ）： 71 - 77 .

张亚超，易杨，胡志鹏，等 . 基于分布鲁棒优化的电-气综合能源系统弹性提升策略［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 13 ）： 76 - 84 .

ZHANG Yachao ， YI Yang ， HU Zhipeng ， et al . Resilience enhancement strategy of electricity-gas integrated energy system based on distributionally robust optimization ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 13 ）： 76 - 84 .

刘经纬，康海鹏，颜文婷，等 . 极端灾害下的电力系统预防-紧急协调调度［J］. 电力自动化设备， 2023 ， 43 （ 8 ）： 202 - 209 .

LIU Jingwei ， KANG Haipeng ， YAN Wenting ， et al . Preventive and emergency coordinated dispatching of power system under extreme disaster ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 8 ）： 202 - 209 .

QIN Z J ， CHEN X W ， HOU Y H ， et al . Coordination of preventive， emergency and restorative dispatch in extreme weather events ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2022 ， 37 （ 4 ）： 2624 - 2638 .

刘进 . 基于风险的电网预防控制与紧急控制协调优化研究［D］. 北京：华北电力大学， 2019 .

LIU Jin . Research on coordination and optimization of power grid preventive control and emergency control based on risk ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2019 .

徐浩，樊秀娟，冀芮，等 . 多时间尺度恢复策略融合的电力系统弹性优化［J］. 科学技术与工程， 2023 ， 23 （ 2 ）： 619 - 625 .

XU Hao ， FAN Xiujuan ， JI Rui ， et al . Resilience optimization of power grids considering integration of multi-timescale restoration strategies ［J］. Science Technology and Engineering ， 2023 ， 23 （ 2 ）： 619 - 625 .

WANG B ， ZHANG C ， DONG Z Y ， et al . Improving hosting capacity of unbalanced distribution networks via robust allocation of battery energy storage systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2021 ， 36 （ 3 ）： 2174 - 2185 .

BATTS M E ， SIMIU E ， RUSSELL L R . Hurricane wind speeds in the United States ［J］. Journal of the Structural Division ， 1980 ， 106 （ 10 ）： 2001 - 2016 .

徐香香 . 极端天气下电网故障在线预警及风险评估技术研究［D］. 南京：东南大学， 2020 .

XU Xiangxiang . Research on on-line early warning and risk assessment technology of power grid fault in extreme weather ［D］. Nanjing ： Southeast University ， 2020 .

姚恺丰，于继来，徐泰山，等 . 热带气旋引发电网群发性故障的动态事故集生成方法［J］. 电网技术， 2014 ， 38 （ 6 ）： 1593 - 1599 .

YAO Kaifeng ， YU Jilai ， XU Taishan ， et al . A method to generate dynamic accident set for power grid clustered faults caused by tropical cyclone ［J］. Power System Technology ， 2014 ， 38 （ 6 ）： 1593 - 1599 .

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 .

SHI Y W ， LI Y P ， ZHOU Y ， et al . Optimal scheduling for power system peak load regulation considering short-time startup and shutdown operations of thermal power unit ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2021 ， 131 ： 107012 .

周光奇，顾雪平，李少岩，等 . 高风电渗透率系统恢复中环网并列合闸角的最优调控［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 6 ）： 2201 - 2210 .

ZHOU Guangqi ， GU Xueping ， LI Shaoyan ， et al . Optimal control of standing phase angle during high wind power penetration system restoration ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 6 ）： 2201 - 2210 .

张梓麒，陈中 . 主动配电网多元主体灵活性和随机性的转换机制与刻画方法［J/OL］. 电力系统自动化［ 2024-01-01 ］. http：//kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx？filename=DLXT2024 0321003&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=DLXT20240321003&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ .

ZHANG Ziqi ， CHEN Zhong . Transformation mechanism and characterization method of multi-agent flexibility and randomness in active distribution network ［J/OL］. Automation of Electric Power Systems ［ 2024-01-01 ］. http：//kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx？ filename=DLXT20240321003&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=DLXT20240321003&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ .

聂元弘，葛成，朱刘柱，等 . 电解水制氢参与调频辅助服务的经济效益分析［J］. 广东电力， 2024 ， 37 （ 4 ）： 62 - 70 .

NIE Yuanhong ， GE Cheng ， ZHU Liuzhu . Economic benefit analysis of hydrogen production from electrolysis participating in regulation service ［J］. Guangdong Electric Power ， 2024 ， 37 （ 4 ）： 62 - 70 .

REN B X ， JIA Y Y ， LI Q ， et al . Robust wind power ramp control strategy considering wind power uncertainty ［J］. Electronics ， 2024 ， 13 （ 1 ）： 211 .

张培杰，陈春宇，任必兴，等 . 极端风暴下的海上风电制氢联合运行系统爬坡控制策略［J］. 电力建设， 2024 ， 45 （ 4 ）： 1 - 12 .

ZHANG Peijie ， CHEN Chunyu ， REN Bixing ， et al . Ramp-control strategy for offshore wind-electrolysis joint system under extreme storm conditions ［J］. Electric Power Construction ， 2024 ， 45 （ 4 ）： 1 - 12 .

吴孟雪，房方 . 计及风光不确定性的电-热-氢综合能源系统分布鲁棒优化［J］. 电工技术学报， 2023 ， 38 （ 13 ）： 3473 - 3485 .

WU Mengxue ， FANG Fang . Distributionally robust optimization of electricity-heat-hydrogen integrated energy system with wind and solar uncertainties ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2023 ， 38 （ 13 ）： 3473 - 3485 .

LI Y B ， ZHANG F ， LI Y ， et al . An improved two-stage robust optimization model for CCHP-P2G microgrid system considering multi-energy operation under wind power outputs uncertainties ［J］. Energy ， 2021 ， 223 ： 120048 .

LIANG Y T ， LIN S J ， FENG X Y ， et al . Optimal resilience enhancement dispatch of a power system with multiple offshore wind farms considering uncertain typhoon parameters ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2023 ， 153 ： 109337 .

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