《複雜運行環境下配電系統的安全域理論與方法》是依託天津大學，由肖峻擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：複雜運行環境下配電系統的安全域理論與方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：肖峻
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
未來配電系統運行環境非常複雜，這對安全分析方法提出了挑戰。現有逐點仿真法需對每個工作點進行逐個元件N-1安全校驗仿真，計算速度慢且僅給出狀態空間中部分工作點的局部安全信息，尤其在安全預警和預防控制上缺乏有效手段。本項目將所有安全工作點的集合描述為一個域，建立配電系統安全域(Distribution System Security Region, DSSR)理論。首先，從仿真發現的安全分界現象出發，結合理論推導證實DSSR的存在。其次，建立DSSR的定義、數學模型和邊界解析算法。然後，研究DSSR的拓撲性質，揭示各因素對DSSR的影響規律與作用機理。最後，提出基於DSSR的安全分析新方法，能從全局描述配電網整個狀態空間內的完整安全邊界，因此比仿真法具有明顯優勢。項目是建立配電安全域理論的基礎性和原創性工作，目前國內外公開發表的關於DSSR的前期研究都是申請人首先提出並申請國內國際專利。
結題摘要
配電系統是城市的基礎設施，未來配電系統運行環境複雜，對現有的N-1安全分析方法提出了挑戰。本項目從N-1安全仿真發現的“安全分界”現象出發，首次系統地建立了配電系統安全域(DSSR)理論體系，解決該領域的基本科學問題：(1)DSSR的存在性證明、數學模型與算法；(2)DSSR性質的觀測歸納與機理分析；(3)DSSR的套用：新的配電網規劃運行方法；(4)DSSR與其他網路理論的交叉研究。代表研究成果如下： 1. 從觀測、推導和實證3條途徑證明了DSSR的存在性，包括：(1)提出了基於仿真分析的觀測DSSR的通用方法；(2)DSSR存在性的數學推導與證明；(3)實際大規模配電網DSSR實證研究。 2. 提出DSSR的數學模型與算法，包括：(1)DSSR的數學定義與問題規模(維度)；(2)基於饋線互聯關係的DSSR模型與算法；(3)基於交流潮流的DSSR模型與算法；(4)DG和微網的運行域模型與算法；(5)能得到完整N-1仿真結果的改進DSSR法；(6)有源配電網的全象限DSSR模型；(7)柔性配電網的DSSR模型 (8)部分元件N-1的DSSR模型與算法。 3. 觀察歸納DSSR的性質並揭示機理，包括：(1)提出DSSR體積的計算方法；(2)通過二維觀察，分析歸納DSSR的拓撲性質，區別了嚴格和非嚴格安全邊界類型；(3)分析歸納DSSR邊界的產生機理 (4)提出了DSSR的全維幾何觀測方法 4. 提出了新的規劃運行方法，包括：(1)提出安全距離的概念與計算方法；(2)基於DSSR的配網安全高效運行新模式；(3)基於DSSR的配電網重構模型及策略； (4)基於DSSR幾何觀測的配電網觀察新視角和規劃方案比較方法；(5)高滲透率可再生能源場景下基於安全邊界的規劃方法。 5. DSSR與其他網路理論的交叉研究，包括：(1)提出一般複雜網路安全域的存在性與模型；(2)網路的安全域方法及與抗毀性的對比驗證；(3)提出交通網路的安全域。 此外，除原計畫內容，在最大供電能力TSC和DSSR交叉研究時，發現了配電網的供電能力曲線首次完整地刻畫了配電網的供電能力，對規劃和運行都具有重要意義。能力極限和運行範圍是系統的基本屬性，具有天然的科學聯繫，後續的研究工作已獲得國家自然科學基金面上項目（51877144）支持，體現了本項目良好的研究前景。
