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东北电力大学张儒峰等:城市综合能源系统韧性评估与提升综述

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城市综合能源系统韧性评估与提升综述

张儒峰*,李雪,姜涛,陈厚合

东北电力大学电气工程学院

本文得到国家自然科学基金项目资助。本文发表在《全球能源互联网》2021年第2期“城市能源系统智慧低碳转型的驱动机制及关键技术”专题,欢迎品读。

文章导读

极端扰动事故下,城市综合能源系统易发生大量元件同时故障的严重事故,严重威胁城市综合能源系统供能的安全性和可靠性。韧性是用于描述系统抵御扰动并快速恢复到正常运行状态的能力,因此,准确的韧性评估和有效的韧性提升措施是增强城市综合能源系统抵御供能中断能力的重要手段。本文简述了城市综合能源系统韧性的定义和城市综合能源系统韧性的影响因素,然后,对目前存在的韧性评估方法、负荷恢复策略和韧性提升措施进行综述,总结了目前的研究现状,为后续城市综合能源系统的韧性评估和提升方法研究提供一定的参考。

主要内容

根据IEEE电力和能源社会工作组定义和量化的韧性,韧性的定义是承受能力的大小和/或持续时间,减少破坏性的事件,其中包括预测的能力,吸收,迅速适应和/或恢复此类事件。

目前对于城市综合能源系统建模和韧性影响机理方面已有一定研究,但所研究对象为配网侧且研究大多集中于利用多能耦合和静动态特性进行优化调度,提升系统运行经济性和可再生能源消纳能力,尚缺乏以城市综合能源系统为对象,深入分析多能耦合特性对城市综合能源系统韧性影响机理的研究。

韧性可描述城市综合能源系统在遭受自然灾害等极端事件或连锁故障条件下能否对系统持续供能,并在最大程度上缩小负荷供能中断的时间以及范围,使得系统快速恢复到正常运行状态的能力。城市综合能源系统结构异常复杂,且直接面向用户,如何准确评估其韧性,对城市综合能源系统的规划以及运行等方面意义重大。然而,目前已有韧性评估方面的研究主要针对城市配电网,对城市能源系统韧性评估的研究较少。

负荷供电恢复作为提升能源系统韧性的核心手段之一,对于满足用户能源供应及需求具有重要意义。供电恢复即在故障情况下,通过开关操作进行网络重构,在保证系统安全的条件下对非故障失电区域进行快速恢复供电。城市综合能源系统各能源子系统的耦合特性使得各类耦合装置也应用于韧性提升问题之中,其耦合方式大体分为两类,一种为通过单装置进行单向耦合,主要为燃气轮机以及电转气装置(P2G)装置等。另一种为通过能源集线器进行耦合。某一子系统发生故障时,部分耦合装置可能停止工作,进而故障扩散到其他子系统产生连锁故障的可能性,通过应用合理的韧性提升策略恢复将某一系统故障恢复,进而耦合装置恢复工作,实现各系统恢复正常运行。

本文引文信息

张儒峰,李雪,姜涛,等. 城市综合能源系统韧性评估与提升综述[J]. 全球能源互联网,2021,4(2):122-132.

ZHANG Rufeng, LI Xue, JIANG Tao, et al. Review on resilience assessment and enhancement of urban integrated energy system[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2021, 4(2): 122-132(in Chinese).

作者简介

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张儒峰

博士,讲师

研究方向为综合能源系统、电力系统运行优化和可再生能源消纳

E-mail:zhangrufeng@neepu.edu.cn

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李雪

博士,副教授,硕士生导师

研究方向为电力高性能计算等相关领域

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姜涛

博士,教授,博士生导师

研究方向为电力系统安全性与稳定性、可再生能源集成、综合能源系统等相关领域

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陈厚合

博士,教授,博士生导师,东北电力大学电气工程学院院长,国务院政府特殊津贴专家

研究方向为电力系统运行优化、高压柔性直流输电和综合能源系统

研究团队

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东北电力大学李国庆教授科研团队依托电力系统安全运行与节能技术国家地方联合工程实验室,主要开展电力系统安全性与稳定性分析、电力系统优化调度、柔性直流输电技术、可再生能源集成、输变电设备运行状态监测与故障诊断、电能质量、综合能源系统等领域的科研工作。团队拥有教授5人、副教授7人,讲师4人;博士生导师3人,硕士研究生导师14人;团队有9名成员分别在田纳西大学(UTK)、北卡罗莱纳州立大学(NCSU)、北卡罗莱纳大学夏洛特分校(UNCC)、麦吉尔大学(McGill University)等国外高校和科研机构留学与研修一年以上;先后培养博士研究生12人,硕士研究生300余人。

近年来,团队承担国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金项目和吉林省“双十工程”重大科技攻关项目等国家、省部级科研项目40余项;承担国家电网公司、南方电网公司、发电集团等科技项目100余项。获国家科技进步奖二等奖2项、省部级科技进步一等奖4项、省部级科技进步二等奖10项、省部级科技进步三等奖2项。发表论文400余篇,其中SCI/EI期刊论文300余篇,ESI高被引论文7篇,出版专著1部;获授权发明专利24项,公开发明专利50余项。

编辑:张鹏

审核:周舟

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