弹性电网及其恢复力的研究与展望

聂源君

摘 要：随着我国的经济水平迅速提高，人们对生活品质的追求愈来愈重要，保障人们的日常生产生活安全稳定用电，就成为电力企业发展中的一个挑战。弹性电网和恢复力的技术应用，是保障电网正常供电的重要举措，只有从理论上进行深化研究，才能有助于促进电网的智能化发展。本文先就弹性电网和恢复力的理论进行阐述，然后就弹性电网量化标准以及分析框架详细探究，最后就弹性电网和恢复力理论研究现状及发展进行探究。

关键词：弹性电网；恢复力；展望

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.173

0 引言

所谓的恢复力就是系统对扰动事件的抵御以及适应能力，在当前自然灾害频发的情况下，保障电网的安全稳定运行，提高故障的解决效率以及恢复力，就成为电网企业发展的重要目标。通过弹性电网的良好建设，就能保障电网的高效运行，满足人们对电力能源的需求。通过从理论层面深化弹性电网和恢复力的理论研究分析，就能为实际发展起到促进作用。

1 弹性电网和恢复力的理论

从近些年的全球事故的发生情况可观察出，电力系统受到自然灾害的影响比较严重，电力系统的脆弱性特点比较突出。如地震、海啸、冰灾等等自然灾害，对电力系统的正常运行都有着很大影响，阻碍了人们正常生活以及工作。面对愈来愈复杂的自然环境，加强电网的弹性系统建设就显得比较关键，这一概念的提出就使得各个国家将其作为国家政策进行发展。弹性电网的建设是和智能联网进行紧密联系的，而恢复力也是回弹以及弹性的意思，所以电网的恢复力的加强，就是当前我国电网建设的重要目标。和传统电网系统的运行风险相比较而言，恢复力面临着系统规划过程中不仅能预测的小概率极端事件能力，其中就涵盖着人为的因素影响以及自然灾害因素影响[1]。关于弹性这一概念的提出，也是对电网建设提出的一个要求，保障电网的抗风险能力，能应对各种影响因素带来的不利，充分应用各种资源来抵御风险以及更好适应多变的发展环境，提高电网的高效恢复能力，可通过下图进行表达恢复力（如下图）。恢复力是智能电网的重要特征体现，弹性电网概念的提出之后，我国在这一领域中的发展速度比较快，智能电网建设也有了诸多发展成果，对于智能电网的极端事件就更为重视。智能电网的建设中其电网系统的运行安全性以及灵活性比较突出，系统的故障应对能力也比较强，大大提高了电网运行的效率。

2 弹性电网量化标准以及分析框架

2.1 弹性电网量化标准

弹性电网的建设过程中，要充分注重方法的科学应用，注重弹性电网的科学评估。弹性电网是对各种影响电网系统正常运行因素消除的电网系统，承受初始故障之后能匀速的恢复正常运行状态，保障电力网络的正常使用。能够结合实际将电网响应分成几个重要的阶段，其中在故障预防阶段就是比较重要的阶段，这一环节中电网吸收故障并保持正常运行[2]。到了故障渗透的阶段就是电网运行系统出现故障后，会造成某元件的损坏，这就对电网系统的正常运行有着直接影响，故障的出现就改变了系统负荷平衡，造成负荷重新分配，并会影响其他的元件负荷过载运行，这样就会发生连锁反应，对电网系统的正常运行有着直接影响。最后是故障的恢复阶段，故障发生后管理工作者派遣修复资源到电网故障元件地点修复，从而保障电网系统的正常供电，这几个阶段就构成了响应周期，将故障能够恢复到正常水平。将弹性电网实施量化，就要运行相应表达式，课通过把弹性量化为，时间0到T时间内的时候，电网的修复曲线 PR（t）和时间轴积分以及期望性能曲线PT（t）和时间轴积分比值来体现电网的抵抗以及吸收和恢复的能力。通过公式R（T）= /，从这一公式就能够看到，在时间跨度是0到过去某时间 Tp，PR（t）能结合历史数据来进行绘制，衡量指标是时变的时候，如供电量，期望性能曲线就不容易绘制了，这一过程中的期望曲线就能通过实际的性能来加以模拟出来。时间的跨度是0到当前某时间Tc，就很难计算电网演化程度采取有效措施，通过固定系统参数的应用，历史数据实时模拟，就能有效计算这一过程中的弹性的性能[3]。而在时间的跨度0在未来某时刻，就要对电网烟花进程的趋势能加以重视，对关键时间点的电网参数修正要充分重视，以及对电网弹性的趋势详细分析，通过这种量化的标准应用，就能有助于弹性电网的完善建设。

2.2 彈性电网的分析框架

弹性电网的分析要注重搭建合理科学的框架，要充分注重电网历史故障情况的分析研究，能够加强故障发生频率以及电网影响规模统计，这就需要进行故障模型的建立以及对故障情况实施模拟。然后结合实际电网故障的情况仿真元件初始故障状态，对电网运行的信息以及基础的信息加以收集，其中就涵盖着拓扑结构以及元件功能属性的参数相关信息，还要充分重视电网实际运行特征的掌握分析，然后结合这些特征进行建立电网直流潮流的模型，并要充分重视脆弱模型的简化，和直流潮流的模型加以对比，对简化电网脆弱模型可应用的弹性分析条件加以分析，最大化的降低弹性评估中计算复杂度。然后要充分重视对电网的稳定状态实施记录，对相应性能指标性能的情况能加以记录，在电网稳定后就要组织人力物力实施电网修复工作，通过改善的遗传算法生成元件修复次序，然后仿真电网恢复过程，对电网恢复过程性能随着时间发生的变化趋势详细的记录，绘制成修复曲线，结合电网弹性量化的标准进行对电网弹性加以评估。

3 弹性电网和恢复力理论研究现状及发展

3.1 弹性电网和恢复力理论研究现状

从当前对弹性电网以及恢复力的理论研究现状能够看到，各个国家在这一方面都投入了人力物力财力，恢复力重要性也成为全球的共识，如美国能源部就在电力企业联合投资将近八亿美元进行开展智能电网的研究有项目，主要是提高电网的现代化程度，从而保障电力的良好供应。日本在第三次联合国世界减灾大会当中，也将灾害恢复力作为重要的议题进行讨论[4]。对于弹性电网的理论研究方面，由于美国是首先提出弹性电网目标国家，其已经将弹性电网上升到国家战略的发展层面，美国之所以对弹性电网的研究投入的力度大，正是因为其作为受到自然灾害影响比较敏感的国家，电力系统频繁的受到飓风以及暴雪等恶劣自然灾害的损害，由于原先在这一方面的投资力度不够，一些设备的老化等，就比较容易受到自然灾害因素的影响。当前美国对弹性电网的理论研究包含的内容比较多，其中对电网以及配电网的投资进一步加大力度，对于一些老化的元件要及时性的更换，加强重要元件设计标准提高，对于弹性电网和恢复力的理论基础研究，以及评估指标和方法的建立要加快发展的速度。进一步深化对智能电网以及通信测量系统的应用，加强弹性电网恢复力的积极影响力。对于电网急速以及用户侧装置和电动汽车的减灾中的作用要充分发挥，注重相关基础设施间的依赖性，构建弹性综合基础设施体系。

再者，对于弹性电网和恢复力的研究发展方面，欧盟在弹性电网的发展中也做出了努力，气候的迅速滨化，使得欧盟周边的国际局势开始出现不稳定，这就对欧盟的能源安全产生了很大影响，其在战略能源联盟合作框架来应对能源系统新挑战当中就有着明确提出，对新能源的开发以及保障能源恢复力的发展，各国要注重电网以及油气网等合作交流的力度，在发展中要充分重视风险管理，加强对极端自然和人为扰动事件应对能力，最大化的保障能源的应用安全，加强各国的信任以及强化能源来源多样性。

另外，弹性电网的理论研究发展比较突出的就是日本，由于日本受到海啸以及地震等自然灾害的频繁侵袭，对电力系统造成的破坏也是比较直接的，这就要求日本国家必须要加强弹性电网的发展研究，提高自身的电网抵抗风险的能力。从日本国家所通过的第四版战略性能源政策来看，其在弹性电网方面也有着明确的方向，发展研究所包含的内容也比较多，涉及到提高日本国内的能源网络恢复力，加强分布式电源和新能源的应用比例增加，降低化石能源以及核能的依赖[5]。提高气电煤电的利用效率，建立多层次灵活的供电用电结构，以及构建完善的弹性能源结构，最终实现能源系统的互补目标。从这些发展的方向上能够看到，日本在弹性电网建设的研究发展上有着深刻的认识。

3.2 弹性电网和恢复力理论研究发展

弹性电网以及恢复力的理论研究还在不断的深化以及丰富，在未来的世界发展过程中，弹性电网的建设将会成为每个国家电力系统建设的基本方式，弹性电网的实际应用效应会良好呈现。在未来的弹性电网的建设发展中，就要充分重视对弹性电网需要应对的扰动事件进行明确化，积极的进行建立灾害数据可，这样就能对常见灾害历史数据加以记录仪，能够为电网恢复力的理论研究工作提供相应的参考依据[6]。另外，要进一步的深化建立弹性电网评价指标体系和评估的理论，弹性电网的应用特征就是恢复力，恢复力就成为对弹性电网评估的一个重要的标准。可通过结合系统灾害后的表现来进行建立定量衡量恢复力指标。

加强弹性电网恢复力的提高，就要充分注重配电网线路的强度增加，以及对杆塔的抗灾强度进行有效加强，选择性把配电线路买入到地下，注重其防水配件的应用[7]。未来的发展中弹性电网的恢复力提高会成为一个重点研究的对象，要注重事件发生前的薄弱环节加强，不断提高恢复力。

4 结语

综上所述，弹性电网和恢复力的理论研究工作正在不断的深化当中，建立弹性电网系统，就要充分和实际的情况紧密结合，保障电力系统安全稳定运行。通过从理论上加强弹性电网以及恢复力的理论研究，就能为实际的理论丰富有所裨益，希望能为实践操作提供有益思路。

参考文献：

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[4]佟为明，梁建权，李中伟，金显吉.基于数据可恢复的AMI无线传感器网络安全数据聚合技术[J].电力自动化设备，2017（05）.

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