电网组织结构（精选10篇）
电网组织结构 篇1
0前言
总结国内外典型城市大型受端电网的构网理念, 结合云南实际提出了几种远景年云南受端电网的构网模式及构网方案, 从而适应资源优化配置中心的地位, 并未远期云南目标网架的构建提供参考。
1 国内外典型城市的构网理念
目前国际上对受端电网结构形态的构建主要可分为三种, 即松散型、环状、网格型。
1.1 松散型
松散型受端电网就是指由几个连接相对比较松散的变电站组成的受端系统, 而且往往缺乏受端电源的支撑, 是受端电网发展的初期。优点是受端系统投资较少, 受端系统短路电流问题不突出。同时存在较多的缺点:受端系统较为薄弱、可靠性和稳定性不高;缺乏电源支撑, 电压稳定问题比较突出;外来输电通道突然失去, 可能会对整个受端系统造成很强的冲击。
较为典型的松散型电网即为加拿大魁北克735 k V电网, 受端电网由几个相对联系比较松散的负荷变电站组成。受电源、负荷中心等地理条件的限制, 水电资源比较集中, 电源远离受端负荷中心, 通过多回并联线路送电造成了较多的停电事故。
1.2 环状
环状受端电网指受端变电站连接成环的受端系统, 是受端电网发展的较高级形式。优点是有利于从多方向受入电力, 通过环网通道实现功率的再分配及事故时的相互支援;环网联系紧密, 有助于受端系统暂态稳定性的提高。缺点是系统的短路电流水平偏高;随着周边负荷的发展可能趋向小环外套大环的布局, 导致电网结构不够清晰, 给电网安全防御体系的构建带来很大困难。
广东已形成围绕珠三角地区的内外双回路环网结构, 但随着广东系统规模的不断加大, 尤其是珠三角电网联系紧密, 枢纽站较多, 造成整体短路电流水平超标, 并且随着珠三角负荷中心地区大容量直流的相继投产, 广东电网形成了负载的交直流混联电网, 由于落点距离短, 相互影响大, 多回直流连锁故障风险较高, 影响系统稳定运行。为有效降低系统短路电流、预防连锁故障大面积停电事故影响、简化电网总体结构、提高系统安全稳定性, 目前广东电网已经开展东西组团并采用背靠背方式隔离两大组团, 简化清晰电网、减小同步运行的系统规模, 以期达到上述目标。
上海电网也是典型的环状受端电网, 主要通过6回500 k V交流线路和直流从外部受入电力。环网直径仅约60 km, 各500 k V变电站距离较近。受纯火电系统并大量火电接入220 k V电网, 造成电网短路电流高。为解决短路电流偏高的问题, 上海电网实行分层分区运行, 在部分500 k V线路上增加串联电抗器, 并通过500 k V线路站外搭接方式, 拉大站间电气距离。
京津唐电网目前则形成了东西两个环网, 两个环网组成了两横三纵的倒日字形大环网, 网架结构较为坚强, 并通过城市中心500 k V终端变的建设有效控制了系统短路电流。
1.3 网格状
网格型受端电网指在环状受端系统的基础上, 进一步加强受端环网间的联系, 形成更加紧密的受端环网。优点是联系非常紧密, 系统暂态稳定性很高;运行方式安排更加灵活;有助于受入更多的电力。缺点则是系统短路电流水平很高, 难以控制;多直流馈入的接地极选址困难;受端系统转动惯量增加, 导致单个送端通道的暂态稳定水平有所下降。
目前华东电网中的江苏电网是一个典型的网格状受端电网, 网架结构坚强, 同时电源分布也相对合理, 南北均有电源接入。而其即将面临短路电流超标的问题, 在规划中已开始考虑降低苏南整体短路电流水平。
从国内几个典型电网来看, 松散型电网是电网发展初期, 较为成熟的电网基本采用环状或网格状。云南目前以滇中区域为负荷中心的500 k V主干环网已初步形成, 随着滇中电网负荷的进一步增加、电网的进一步延伸加强、网格状电网形态初显, 随之而来的短路电流水平问题、受端电网的稳定问题将逐步凸显。因此应结合云南实际, 寻求适合云南受端电网的网架结构。
2 云南远景年电力流
根据《云南“十三五”输电网规划》等相关研究成果, 云南省2020年全社会用电量达到2650亿千瓦时和用电负荷4280万千瓦;2030年达到4400亿千瓦时和7150万千瓦, 2020~2030年年均增长率为5.3%和5.3%。电源方面考虑三江流域大型电源的投产, 至2030年, 云南电源总装机容量将达到16363万千瓦, 其中水电11740万千瓦, 火电2123万千瓦, 新能源2500万千瓦。
结合各片区负荷及电源情况, 2020年、2030年枯大方式全省电力流如图4。
云南各片区丰枯期盈缺特点, 决定了云南的电力流向特点。丰期云南电力由西向东的趋势明显, 而且滇西北电力送出压力巨大, 滇西北电力主要送往滇中、滇东, 滇西南主要送往滇南。枯期云南电力由北向南的趋势明显, 电力主要由滇西北、滇东送往滇中、滇南。
从构建云南500 k V受端电网结构来看, 应关注以下几点:应注重减少电力穿越滇中受端电网, 并着重关注滇西北电力送出通道的构建同时解决滇南缺电问题。
3 几种构网模式
松散型电网是电网发展初期, 可靠性和稳定性不高, 不适宜大量电源接入, 因此不考虑松散型电网作为云南受端网架的结构形态。网格状与环状相比, 网架结构更加的坚强, 但是随着电网发展带来短路电流难以控制的问题。若以云南目前网架为基础, 不改变网格状格局, 新增500 k V布点均就近接入, 虽然系统稳定水平高、但短路电流水平500 k V层面整体在60k A以上, 尤其是七甸变500 k V侧短路电流将达到68 k A以上, 较难控制。因此本文暂未推荐网格状电网作为云南滇中受端电网的目标形态网架。
滇中受端电网建设过程中, 应对现有昆明环网进行扩大, 避免局部网架过于密集, 同时为配合大型电站的接入, 在局部地区进行必要加强, 本文在参考国内典型受端电网结构基础上, 提出滇中受端电网形成2~3个环网组成的大环网网架结构设想如下:
1) 立体双环网:结合500 k V白邑变的建设, 将滇中受端电网逐步构建成两个环网, 并有部分空间重叠, 大型电源分散接入环网的主要节点, 两环网之间通过两个通道进行联系, 严重故障情况下可解列为两个环网运行, 避免事故的进一步扩大。
2) 平面三环网:结合500 k V白邑变、乌东德等电站的接入, 将滇中受端电网构建成平面3个环网, 各环网主要节点均有大型电源接入。
3) 东西组团:结合500 k V白邑变、富民变及乌东德等电站的接入, 构建滇中受端电网东西两个组团, 大型电源分散接入各主要节点, 两组团之间通过两个通道进行联络, 严重故障情况下可解列为两个环网运行, 避免事故的进一步扩大。
4) 链式结构:结合500 k V白邑变、富民变及乌东德等电站的接入, 构建滇中受端电网三个链式结构, 各链式之间通过1到2个通道相联系, 在严重故障情况下可解列为两个片区电网, 但链式之间解列较为困难。
图5所述四个方案均通过“十三五”及远期规划的500k V变电站及大型电源接入构建相应的受端电网结构, 各片区基本实现自平衡, 并确保在严重事故情况下, 解列为两~三个片区运行, 避免事故的进一步扩大。
4 结束语
目前国内大型受端电网基本采用环状电网结构或逐步转变为环状结构, 以利于电网安全稳定运行、降低短路电流水平等。本文通过国内几个典型城市受端所采用的电网结构, 总结经验并结合云南实际, 提出了以环网结构为主的云南受端电网四种构网模式的初步展望, 为云南目标电网的构建提供了参考。
参考文献
[1]宋云亭, 郑超, 秦晓辉, 等.大电网结构规划[M].北京:中国电力出版社, 2013.
[2]云南电网有限责任公司电网规划研究中心, 云南省电力设计院.云南省内受端电网网架结构及受入大型电源适应性研究[Z].昆明, 2015.
[3]何肇.关于改善华东电网结构、降低短路容量方案的探讨[J].电网技术, 2004, 28 (1) .
[4]谷仁川, 傅光, 王爽, 等.大型受端立体化电网结构研究[J].吉林电力, 2009, 37 (12) .
电网组织结构 篇2
基础设施主要有以下三点组成：①控制设备，指的是控制电网系统中的频率、电压、相位等多项参数。控制设备主要包括远程终端单元，智能电子设备等。②测量设备，测量设备包括用户测量设备，主要指的是智能电表，对其进行应用的主要目的是量测用户用电的`具体情况，实现用户信息与电网信息的良好互动，主动获取用电设备的数据，并且能够实现断电、计费等方面的管理工作，可以为节电提供良好的建议。电网维护测量系统主要收集电厂、输配线路的数据。③通信网络，目前我国电网通信并未形成统一的体系架构，在具体应用中主要将信息通信网络技术融入到电网系统建设中，从个人实现对电力状态和用户单元的监测。
3.2 智能网的支撑平台
传感测量系统，信息量和信息计算为电网决策奠定了基础，依据测量系统所得到的结果对数据进行监管与收集。因此，在收集用户数据时，主要的表现形式为测量系统收集。对设备之间的通信模式、关联性进行整体式描述。
智能电网中进行数据的表示与存储系统，系统必须要具备采集数据和命名两项功能，数据具有模型标准与联动性。例如，在不同的协议下，数据的存储方案的种类也有会所不同，主要的几种存储方式包括：分布式、关键词句、集中式等。近几年，随着科技的飞速发展，云计算平台这一模式逐渐被人们所掌握，该方式同时具有可靠、安全、存储空间大等诸多优势于一身，从目前的发展情况来看，该方式在未来将会成为电网数据的主要存储形式。
在分析与决策智能电网系统时，要对涉及到的大量数据进行容量处理，通过对电网运行情况的动态监控，完成对计费数据的合理分析。此外，还需要详细记录电网在运行期间的存遇到问题，并通过合理的方式对问题进行分析，避免系统在日后运行过程中出现相同的问题，同时，还应当通过合理的方式提高系统的安全性和稳定性，最大程度降低停电事故和用电路故障的发生几率。
3.3 智能电网信息系统的应用体系
3.3.1 发电侧的应用
随着人们环保意识的不断提高，新能源逐渐被应用到发电系统中，如水能、太阳能、风能等。但是，在发电过程中如何利用风能，因为风的时间和强度都是无法控制的，这将会对系统的稳定性造成不良影响，为了解决这一问题，在具体处理上可以采用以下方式：①预测风场出的风力输出信息，合理的与负载测能源信息结合，实现发电的稳定输出。②实时控制电网负荷，平衡风力发电输出和负载功率两者之间的关系，这样在风机输出降低时，减少负荷使用，通过这种处理方式，可以适当缩小存储设备的规模，降低成本。
3.3.2 电网侧应用
电网侧应用主要表现在能源管理上，就是在具体操作过程中需要传统的不可再生能源与新能源合理的结合在一起，并全要实现对电力系统的分析、检查、调度、控制，保证电网侧的安全性。
3.3.3 用电侧应用
电力部门对一段时间内电力系统负荷情况进行收集，实现对用户用电行为的预测，从而为电力部门制定合理的电价提供准确的依据。例如，电力系统在分级电力系统中的负荷信息后，可依据具体情况采用相应的激励电价措施，实现间接的负荷管理，也可以针对用户的用电设备采取直接控制。例如，在电力系统运行过程中，电力部门可以直接对电力系统设备进行控制，通过降低功率和控制电压等方式实现对用户用设备的控制。此外，电力系统运行过程中，如果可以终段负荷，要计算中断成本，也就是能计算因停电给客户造成的损失，以便制定相应的补偿策略，最大程度降低因为停电引起的不满。
4 结语
微电网的基本结构和关键技术 篇3
微型电网相对于大电网来说，从某种意义上讲，也可以算是一个孤岛电网，微型电网中，包含有多个分布式电源和储能元件，它通过PCC点和大电网相连，通过系统元器件向大电网负荷供电。分布式电源DG的种类很多，一般有风力发电、太阳能光伏发电、微型燃料电池、微型燃气轮机等等、小型水电、小型电热联产。典型的微型电网基本结构为放射状，内含A、B、C三条馈线；三条馈线通过PCC点（静态开关）和配电系统相接；期待实现微电网在孤岛模式和并网模式中稳定、平滑、无缝的转换；以及实现电能的灵活传输。馈线A、B两个重要的负荷均为敏感电源；馈线C是普通电源也是一个非敏感性的负荷。图中有太阳能光伏电池、微型燃气轮机及燃料电池3种分布式电源向配电网供电；微电网最强大的地方就在于，当主配网的电能质量下降或不满足使用需求时，例如主配网故障的时候，微电网能孤岛独立运行，继续满足用户的用电需求。如果微电网自身不能继续保证优质电能，那么可以断开C馈线上的负荷，待故障消除，电能质量恢复后，主断路器重新合闸，继续保证系统过渡回并网模式。
二、微电网的元件
（1）微型电源。微型电网中的微型电源一般是指，安装在微电网内部的分布式电源和储能装置相结合的装置，而在实际应用中，分布式电源的种类有很多种，其中主要的有：第一，微型燃气轮机。微型燃气轮机的发电效率很高，可以达到30%，一般以天然氣、甲烷、汽油等为燃料；微型燃气轮机的体积小、质量小、效率高，是目前最成熟的分布式电源。第二，太阳能光伏发电。太阳能光伏电池是将太阳能转化成电能，十分清洁，毫无疑问是我们发展绿色能源的重要部分，即便现在光纤的制造成本很高，但是其前景依旧非常乐观。第三，风力发电。风力发电机分为风力机和发电机，风速作用在风力机上，产生了扭力，驱动轮毂旋转，通过齿轮箱高速轴、刹车和连轴器于异步发电机相连，从而发电运行。第四，微型燃料电池。微型燃料电池是利用富含氢元素的燃料和空气中的氧气相结合产生水，氢离子和阳离子的定向移动形成外电流，将化学能转化成为电能。燃料电池通常分为：燃料处理、化学反应堆以及电力电子换流控制器几个部分。燃料电池清洁、高效，效率几乎是传统电厂的2倍，而产物是清洁的水。燃料电池的安装周期短、安装的位置灵活。（2）微型电网的储能装置。对于风力发电、太阳能光伏电池来说，他们的输出受很多的约束，具有明显的周期性和不可预测性；负荷的随机性也很大。那么就需要利用储能装置来功率的波动。当微电源发出的功率有多余的时候，多余的能量可以储存在电池中；当微电网处于孤岛运行状态时，储能设备对其起到一次调频的作用，是微电网能否正常运行的关键因素。
三、微电网的主要技术
（1）微电网的运行。微电网系统有2种运行模式，并网模式和孤岛模式。存在着3种状态：连联网运行、孤岛运行和两者之间互相切换的暂态。并网模式是指，微电网与大电网并网运行，当微电网自身电能多余时，向大电网供应电能，当自身电能不足时，则由大电网补偿微电网。实验证明：合理的控制策略，可以实现并网和孤岛2种模式的平滑过渡及转化。孤岛运行模式是指，当微电网内部的电能质量不合要求或者主电网发生故障时，微电网和主电网断开，形成孤岛运行模式，孤岛模式的正常运行，才为系统提供了更好的可靠性。当微电网运行在并网和孤岛2种模式之间的暂态时，稳定是最重要的问题。如果在并网模式下运行，微电网吸收或输出电能，主电网突然故障，微电网由联网模式突然切换到孤岛模式，那么微电网内部产生的电能和负荷间的需求将会不平衡，从而导致系统的不稳定。一般来说，微型电网的主要目标是：调节微电网内馈线潮流，对无功和有功进行独立解耦控制；调节微型电源接口电压，维持电压的稳定；当处于孤网运行模式的时候，能够保证每个微型电源能快速、正确的响应；根据需求，能自主地实现和主网的分离或者再并网。（2）微电网的控制手段。近几年来，常用的微电网控制手段方法包括以下几个：第一，基于电力电子基础下的即插即用与对等控制。该方法依据控制目标，利用下垂特性曲线对微电网进行控制，将系统内部的功率通过p/f下垂特性分配到每个微电源去，保证其动态平衡，也使得在孤网模式下，微电网内电力供给平衡。但是，该方法不考虑系统内传统电机的二次调频问题。当系统遭到破坏或干扰，系统非常难保证系统内部的频率。第二，微电网功率管理控制。该方法通过对不同模块的控制，间接对有功和无功的单独控制，能满足系统内P/Q、U/F等多种控制的需要；特别在调频时，使用频率恢复算法；其次，加入了无功补偿器，使得功率管理系统能很好的满足不同无功功率的需求，并采取了多种控制法。第三，基于多代理技术的微电网控制。这个方法将传统的电力系统中的多Agent系统应用到微电网控制系统中；多Agent系统具有自治性，可以适应微电网分散控制的需要，提供了可嵌入人工智能化的控制系统。
城市电网自愈控制体系结构 篇4
随着经济和社会的发展,电力需求急剧上升,电能质量和供电可靠性要求越来越高。尤其是城市作为人口聚集地、现代工业和商业的中心,大量电力从远方送往城市,输电线路接近运行极限,一旦出现突发事件就会影响城市电力负荷的正常供电。近年来,世界各大城市相继出现大停电[1,2],造成巨大的经济损失,危及社会的安全与稳定。在城市内部进行电力分配时,由于负荷密度大、供电路径短,继电保护的配合难度大。大量分布式电源的接入为城市电力负荷的供电提供了多种选择,并可提供紧急情况下电力负荷的供电,同时也使城市电网的运行更加复杂。因此,迫切需要提高电网控制的智能化水平,增强城市电网的自愈能力[3]。
智能电网(smart grid)是为实现电力系统安全稳定、优质可靠、经济环保要求而提出的未来电网发展方向,是实施可持续供电战略的重要保障,具有融合、优化、分布、协调、互动、自愈等特征[4,5,6,7,8,9]。自愈是智能电网的标志性特征,目的是通过快速仿真决策、协调/自适应控制和分布能源集成,实现实时评价电力系统行为、应对电力系统可能发生的各种事件组合、防止大面积停电,并快速从紧急状态恢复到正常状态[10,11,12],因此,有文献将智能电网称为自愈电网(self-healing grid)[4,5]。“自愈”源于生物医学界,在系统理论中定义为系统的一种能够察觉自身状态,且在无人为干预情况下采取适当的调整以恢复常态的性质[13]。
目前,国内外学者都在积极探讨具有自愈能力的电网构架[7,8,9,10,11,14,15,16],讨论相量测量单元(PMU)、广域测量系统(WAMS)、多代理(multi-agent)、网格计算等新技术在未来自愈电网的网络监测、保护、控制等领域中的应用,强调了实时、自适应、全局广域等自愈系统特点[4,16,17,18,19]。但是,这些研究还未形成统一的系统理论,目前也没有针对城市电网的特点开展自愈控制研究。
本文对城市电网的运行控制进行研究。首先,根据城市电网的特点、运行要求及其与大电网的区别,提出城市电网自愈控制体系结构,定义城市电网自愈控制及其相应的运行状态;然后,设计城市电网自愈控制系统框架,开发相应的计算机系统,通过系统的快速仿真对南京市江宁区的城市电网进行自愈控制分析。
1 城市电网自愈控制体系结构
1.1 城市电网特点
随着电力负荷增加以及电力系统规模的不断扩大,220 kV变电站直接深入城市中心,各级变电站和配供线路埋入地下,大量分布式发电并网运行,大容量分布式电源接入,因此,城市电网发生了根本性变化。本文研究的城市电网为220 kV变电站到直接或间接由其供电的负荷之间的电力网络,具有以下特点:①电压等级复杂,从20 kV/10 kV/6 kV到220 kV;②电源形式多样化,包括大电网和多种分布式电源;③长、短线路并存;④架空线路与电缆线路并存;⑤网状结构,开环或弱环方式运行;⑥单负荷容量增大,大容量的动态负荷增多。
1.2 城市电网运行状态
已有电网控制类文献中[20,21,22],只对大电网控制进行研究,其控制内容只考虑一次系统,不涉及二次系统中的问题。由于城市电网的结构特点、运行方式与大电网有很大的不同,在对其实施控制时需区别对待。城市电网与大电网的主要不同之处在于:
1)大电网中将系统参数越限和失去稳定2种情况都定义为紧急状态,分别对其实施校正控制和紧急控制,而城市电网中允许越限参数持续一段时间。
2)相对于系统电源来说,分布式电源的容量很小,其失步不会引起系统失去稳定,但城市电网处于受端,并且调节频繁,容易产生电压的波动和不稳定问题。
3)在遭遇自然灾害等特殊境况时,城市电网需要独立维持负荷的正常供电。
4)高低压电磁环网对城市电网的安全有很大威胁,需对其实施有效控制。
5)大电网的经济运行通过改变发电计划与机组组合来实现,而城市电网中除可以调度部分分布式电源出力外,还需进行供电路径的优化。
6)大电网的控制没有考虑电力设备本身的异常状态、继电保护及其配合等二次系统安全隐患、网架结构和有功无功电源对负荷的适应能力,而这些也是城市电网安全运行需要考虑的问题。
综上所述,本文认为城市电网自愈控制的目标是赋予城市电网自我愈合、自我防御、自我免疫的能力,使其成为实现分布式检测、多层保护、智能匹配、主动防御、并行分布式计算等功能的新型智能电网。为了实现城市电网的自愈功能,首先要对城市电网的运行进行分析,明确划分运行状态。本文将其分为7种状态,即紧急状态、恢复状态、异常运行状态、隐性安全状态、显性安全状态、经济运行状态和强壮运行状态。
1)紧急状态:指城市电网中有故障发生、或有严重低电压、或有严重过负荷、或有过负荷持续时间超出允许范围,需继电保护动作以防止运行继续恶化时所处的状态。
2)恢复状态:指对电网的紧急状态实施控制后,城市电网的参数一般尚能符合运行约束条件,但存在失电负荷或供电孤岛,此时城市电网的运行状态虽不再继续恶化,但尚未确立正常运行状态。
3)异常运行状态:指城市电网中存在过负荷且持续时间在允许范围内、电压越限但未发生电压失稳、电压失稳的趋势或电力设备运行异常时所处的状态。
4)隐性安全状态:对于正常运行的城市电网,如果二次系统存在安全隐患、或有电磁环网存在、或者在受到某一个合理的预想事故扰动后不能完全满足约束条件,容易转为异常运行状态或紧急状态,则称此时的城市电网处于隐性安全状态。
5)显性安全状态:对于正常运行的城市电网,如果未运行在当前负荷水平下最经济的状态,且可能存在网架的薄弱环节或有功无功电源及其分布不合理的情况,但无二次系统安全隐患,无电磁环网,在受到任意一个合理的预想事故扰动后都能完全满足约束条件,则称此时的城市电网处于显性安全状态。
6)经济运行状态:指城市电网稳定、安全、可靠运行,且在当前负荷水平下损耗低、运行成本小,但网架薄弱或有功无功电源及其分布不合理,不能适应负荷及其分布的变化时所处的状态。
7)强壮运行状态:指安全经济运行的城市电网具有坚强的网架结构、充足的有功无功电源支持、对负荷及其分布的变化具有很强的适应能力时所处的状态。
其中后面4种状态都属于正常运行状态。正常运行状态是指城市电网满足负荷约束条件和运行约束条件,且没有失电负荷、不存在供电孤岛、未发生故障、无过负荷和电压越限现象、无电压失稳的趋势、电力设备不存在异常时所处的状态。
1.3 城市电网自愈控制
本文定义城市电网自愈控制为:以数据采集为基础,自动诊断城市电网当前所处的运行状态,运用智能方法进行控制策略决策,实现对继电保护、开关、安全自动装置和自动调节装置的自动控制,在期望时间内促使城市电网转向更好的运行状态,赋予城市电网自愈能力,即使城市电网能够顺利渡过紧急情况、及时恢复供电、运行时满足安全约束、具有较高的经济性、对于负荷变化等扰动具有很强的适应能力。
根据上述城市电网运行状态的定义,可将城市电网自愈控制分为7种情况,即紧急控制、恢复控制、孤岛控制、校正控制、预防控制、优化控制和健壮控制。
1)紧急控制:
指城市电网处于紧急状态时,为了维持稳定运行和持续供电,而采取切除故障、切机、切负荷、主动解列等控制措施,以使系统转为恢复状态、异常运行状态或正常运行状态。
2)恢复控制:
指城市电网处于恢复状态时,选择合理的供电路径,恢复负荷供电,实现孤岛并网运行,使其转到正常运行状态或异常运行状态。
3)孤岛控制:
指城市电网从系统解列形成孤岛,甚至多个孤岛运行时,对其实施有效控制,使其有功无功功率平衡,频率和电压能稳定在一定的范围内,维持孤岛的正常供电,直至孤岛重新并网。
4)校正控制:
指城市电网处于异常运行状态时,对其实施控制,排除设备异常运行、消除过负荷与电压越限、避免发生电压失稳,使其转移到正常运行状态。
5)预防控制:
指城市电网处于隐性安全状态时,通过校核检修二次系统、调整保护定值、调节无功补偿设备、切换线路运行方式等措施,消除城市电网的安全隐患,使其转到显性安全状态。
6)优化控制:
指城市电网处于显性安全状态时,通过改变供电路径、优化变压器运行方式、调节无功补偿设备等,降低电网损耗、减小运行成本,使其转到经济运行状态。
7)健壮控制:
指城市电网处于显性安全状态时,通过加强网架结构建设、增加有功无功备用,使其转到强壮运行状态。
图1为城市电网自愈控制与其运行状态之间的关系。
2 城市电网自愈控制系统框架
第1节中提出的城市电网自愈控制体系结构包括了城市电网的一次系统和二次系统,规模十分庞大,具有海量数据,涉及多个领域。因此,需要将调度系统、继电保护、测量控制装置、通信网络等相关内容有序组织,形成一个有机的整体,各部分之间协调工作,才能促使城市电网始终向着优于当前运行状态的新状态转移,使其具备自愈能力。综上所述,本文设计了图2所示的城市电网自愈控制系统,其中组织协调中心是系统的“中枢”,决策中心是系统的“智囊团”,其结构如图3所示。
3 算例分析
根据本文提出的城市电网自愈控制体系结构与框架,开发了相应的计算机系统,并在南京市的江宁区城市电网和六合区城市电网实施,现已通过国家电网公司验收。限于篇幅,整个系统涉及的具体算法在后续文章中介绍,本文以江宁区城市电网为例对城市电网自愈控制过程进行分析。电网结构见附录A图A1,对其设计2个案例,案例1为天井山变三侧分裂运行和新苏电厂机组停机检修情况下,725高天线发生A相永久性短路,过渡电阻为0 Ω;案例2为天井山变三侧分裂运行情况下,794殷天线发生AB相永久性短路,过渡电阻为20 Ω。
3.1 案例1分析
当725高天线发生A相接地短路时,系统除按附录A表A1所示顺序操作外,在合上殷镇变387开关之前首先修改殷巷变394殷镇线的保护定值区,设置定值区1为运行定值区,具体定值见附录A表A2。
从附录A表A1可以看出,系统在城市电网发生故障后立即启动继电保护,切除故障以消除紧急情况,其延时主要为系统分析时间,紧急控制的目标是尽快恢复供电,此时不考虑城市电网能够承受的其他威胁。
紧急控制后,城市电网进入恢复状态,系统选择合上天井山变高压侧分段开关来恢复对失电负荷的供电,符合正常的供电原则。由于新苏电厂机组停运,天井山变的负荷全部由794殷天线供电引起线路过载,系统进行校正控制,将部分负荷转移到387天殷线,并通过调节殷镇变的有载调压和投入天井山变电容器避免均衡负荷后产生新的威胁。同时,由上可知系统很好地协调了校正控制与预防控制,在均衡负荷之前已修改394殷镇线的保护定值,防止引发新的事故导致负荷转移不成功。
3.2 案例2分析
从附录A表A3可知,系统在处理紧急情况之后,城市电网中产生了供电孤岛,新苏电厂的发电机组独立为天井山变的部分负荷供电。由于机组容量不足以供给岛内所有负荷,系统在孤岛控制时决策将天井山变的710分段开关合上,避免了分布式电源独立供电的孤岛内因功率不平衡造成城市电网不稳定运行情况的发生。
4 结语
城市电网建设的新方向是自愈与智能,本文根据自愈理念和智能化目标,定义了城市电网的运行状态和运行控制,提出了城市电网自愈控制体系结构,并搭建了整个系统的框架,开发了相应的计算机系统。对南京市江宁区城市电网进行的仿真试验结果表明,本文提出的城市电网自愈控制体系能根据城市电网的运行状态选择合适的控制方式与控制策略,并且在城市电网中存在多种威胁或隐患时能够协调各种控制手段,使得城市电网在当前环境下始终保持最佳运行状态,提高了城市电网的智能化水平,使其具有较强的自愈能力。
附录见本刊网络版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。
电网组织结构 篇5
随着我国城市化进程的不断推进，国家对地区电网建设资金的投入逐年增加，由此使得地区电网的发展速度有很大提高。在地区电网高速发展的过渡期，最为关注的就是如何保障地区电网的安全可靠运行。
国内外的经验表明，网架结构对地区电网的稳定性有着重要影响。本文以某地区电网为例，从理论上分析该电网抗严重故障能力较差的原因；其次提出相应网架结构加强方案，并通过仿真分析，比较得出优化方案。
1、地区电网简介
1.1电网结构
该地区电网以500kVWX站为中心如图1所示。片区包括5个220kV变电站和3个220kV接入电厂，随着220kVCK～YJ线路投运，WX～DH～BH～CK～YJ～YY将形成局部环网。
图1 某地区电网结构
BH为地区主力火电厂，装机容量2×300MW；RJ、GXB均为水电，总装机容量528MW。
1.2存在的主要问题
220kVCK～YJ线路投运后，WX供电片区内WX～DH～BH～CK～YJ～YY形成的局部环网存在如下问题：
①大负荷期间，220kVBH～DH双回线路重载，不满足N-1要求；
②220kVBH～DH、DH～WX线路分别N-2故障时，WX供电片区内BH、GXB、RJ电厂机组相对主网失稳，失稳后需切除BH电厂2台机组维持稳定。
如采取切除BH电厂2台机组措施，电厂汽轮机等受较大冲击，存在安全风险；切机措施虽能保证地区电网稳定运行，但制约地区电网外送电能力。本文深入分析该地区局部环网抗严重故障能力弱的原因，研究网架结构加强方案，提高地区电网安全稳定性。
2、地区电网稳定性分析
2.1电网等值方式
220kVBH～DH、DH～WX线路分别N-2故障时，WX供电片区内BH、GXB、RJ电厂相对主网失稳，BH电厂机组为主导机组。忽略WX片区内除BH电厂以外电厂，将电网等效为单机无穷大系统，用等面积定则开展稳定性研究。等值方式如下：
①系统基准容量取100MVA，基准电压取230kV；
②BH电厂2台机组、升压变等效为1台机组及升压变；
③保留片区WX～DH～BH～CK～YJ～YY环网中各站220kV母线；
④地区电网外其它部分等效为无穷大母线，通过等效电抗与WX站220kV母线相连，并令其电压为；
2.2暂态稳定性分析
以220kVBH～DH线路BH电厂侧三永跳双回故障为例，用等面积定则对故障后电网的暂态稳定性进行分析。
根据2.1节中所述的电网等值方式，得到故障前、后功角特性P1和P2，其表达式为
（1）
（2）
式中，E'为BH电厂机端电压；U为无穷大母线电压；为故障前系统等值阻抗；为故障后系统等值阻抗。
相应的功角曲线如图2所示。可见，故障后系统没有稳定工作点，系统将失去稳定。
图2 系统功角图
用PSASP对电网进行仿真，故障后BH机组与主网失去同步，这表明仿真结果與理论分析结果一致。
3、地区电网网架结构优化方案
根据理论分析，要提高该地区环网抗严重故障能力，关键是减小BH电厂升压侧到WX站220kV母线间联络阻抗。
3.1优化方案简介
方案①：新增220kVBH～YY站单回线，线路长度为49.8km，导线型号为LGJ-2×400。
方案②：新增220kVBH～YJ站单回线，线路长度为60.95km，导线型号为LGJ-2×400。
3.2方案分析
针对各方案，开展潮流、静态安全、暂态稳定校核。
3.2.1潮流计算及静态安全校核
计算表明，两种方案下，地区电网潮流分布均匀，线路不过载；方案①，BH～DH线路满足N-1；方案②下，BH、RJB电厂满发时，BH～DH线路不满足N-1。
3.2.2稳定性分析
方案①，用前述等值方式对电网进行稳定性分析。故障前后功角特性P1和P2分别表示为：
（3）
（4）
故障前后系统功角曲线如图3示。由单机等面积定则可得极限切除角为1.1465rad，实际切除角度约0.4887rad（按故障后0.12s切除线路考虑，用积分法计算得到），故障后系统恢复稳定运行状态。
图3 方案①下系统功角图
方案②的理论分析结果表明，故障后系统能保持稳定。
PSASP仿真结果表明，220kVBH～DH、BH～WX线路分别发生三永跳双回故障时，在无稳定措施的情况下，各方案中系统均能保持稳定，但方案②下故障后系统振荡时间较长。
3.3方案比较与选择
优化方案选择要同时考量电网安全性和经济性。各方案实施效果如表1所示。
表1 各方案实施效果对比
投资对比：220kV环网加强方案①投资少于方案②。
安全性对比：各方案均能提高抗严重故障能力，但方案①优于方案②。方案②BH、RJ电厂均满发时，BH～DH线路不满足N-1；方案②BH～DH线路N-2故障，系统达到稳态的振荡时间较长。
综合考虑稳定性及投资，推荐采用加强方案①。
4、结论
本文以某地区电网为例，从理论上分析了其网架结构存在的问题，跟据分析结果，针对性的提出了合理的解决措施，并用PSASP对其进行仿真分析，验证了本文所提解决措施的有效性。
随着地区电网与主网的联系越来越紧密，地区电网稳定性问题日益重要。地区电网应重视稳定分析工作，合理规划网架结构，确保本地区电网的安全稳定运行。
电网组织结构 篇6
1 我国的电网现状
中国电网发展行业的迅速发展和电网系统运行电压的等级不断提高的今天, 对电网行业的项目管理是必然的趋势。现代电网、智能电网、绿色电网、分布式能源等概念被相继提出之后, 那么体现在电网设计项目上则是项目的种类多且杂、大小不一、重要性也不相同。由于电压等级设计到特高压、超高压、高压等情况, 项目类型拥有者输变电项目、变电站项目、改造项目及增容扩容项目等, 项目设计的企业需要投入大量的人力物力来对此进行调节。
2 对于项目管理中的项目的组织结构的分析
项目管理的种类多样, 项目组织结构的类型也有很多种, 其中包括职能型和项目型两种。以下是对集中组织结构内部之间的协调关系进行几点阐述:
2.1 职能型组织:
顾名思义, 职能型组织就是一种曾经结构, 每名员工都有一位老板, 人员按照专业的部门分配并完成部门所下达的项目工作, 这就是职能型组织的主要意义。这种建立了集生产、销售为一体的自负盈亏的这样一种事业部机制, 是以工作方法和技能作为部门划分的依据.当下, 很多企业进行项目活动的时候都需要掌握一定的专业素养和一定的职能。
2.2 矩阵型组织:
矩阵型组织具有职能型组织和项目型组织两种职能。其保留了职能组织中大部分特点, 而其中项目经理就像是协调员一样, 却不是真正的项目经理。强矩阵型组织具有项目组织中的大部分特征, 拥有和掌握着全职项目经理的大部分职能。平衡矩阵型组织承认了项目经理的职能, 但是却没有授予其管理项目和项目资金的权利。企业在市场中的竞争能力是否强大, 是要看企业有没有高效率的组织结构及精简的业务流程。合理科学的缩短流程路线可以大大提高企业的工作效率, 矩阵型组织超越了直线型职能的功能, 能促进组织更好更快的发展。
2.3 项目型组织:
项目型组织与职能型组织正好相反。往往是团队成员进行整体的综合办公, 组织中多获得的大部分资源都会用到项目工作当中。其中项目经理拥有着强大的自主权。项目部是企业所派遣的临时性办公机构, 它负责保证企业的各类项目与企业所进行的目标保持一致。这样既稳定了企业的人员流动, 也保证了在各项项目施工中各个部门的职能得到更加良好的发挥。
3 在电网的设计项目中, 项目管理组织机构所存在的一些问题
传统的电网设计项目采用传统的组织结构。项目组的成员有各自的归属部门, 有专业的领导进行专业的审核和考察, 没有又或者就有一个兼职的设总, 设总的权利小之又小。在这个过程中, 协调工作相当的困难。协调工作做不好会导致项目的范围不清晰、项目的进度放缓甚至停止、各专业衔接不及时从而造成很严重的质量问题。
当下, 我国经济的快速发展使电网公司和设计企业都深刻意识到项目管理的重要性。其中大部分设计企业成立了项目管理办公室, 对各电网设计项目配备了专职的项目设总, 方便更好的管理公司的项目。如果在项目管理中采用统一组织结构就会造成各种问题。
4 对电网设计中的项目管理组织结构的优化
当下, 许多设计企业都建立了项目部。其主要是对共享资源、识别和开发项目、指导和培训项目设总等进行一系列的管理。项目部的主要成员是各级项目设总、项目接口工程师和项目秘书等。其中, 项目设总对项目的成败起着决定性的作用。
电网设计项目中的管理组织结构可以根据其不同的特点采用职能型、弱矩阵型、平衡矩阵型、强矩阵型等多种组织类型, 这样做可以统筹兼顾, 既做到了有针对性的管理各类项目, 也能节约在项目开发过程中的能源。
4.1 对于大型且完整的工程, 应该采用矩阵型组织。此时此刻的项目工程任务相当的艰巨, 不仅要选择合适的人员还要赋予其管理权限, 这时项目设总的任务非常的重要了。所以对此项目的项目设总的挑选要相对的专业和谨慎, 此职位可由拥有设计经验和工程施加能力强的人来担任, 像专业主任、主任工等, 并且一定要通过专业的项目管理培训才能选出合格的人。拥有工作能力的人往往也拥有一定的声望和领导能力, 这对项目的管理非常重要。
4.2 相对于一些小型的、设计专业不多的设计项目, 应采用平衡矩阵型组织。项目设总下为接口工程师和项目秘书, 接着是变电次数及土建和概预算并列的矩形阵列。土建又负责总图和结构等等。这是一个简单且实效的例子。
4.3 对于一个部门的改造项目来说, 比如说是某一个变电站的二次设备改造, 那么就可以采用弱矩阵型的方法也可以用职能组织形式进行调节和管理。项目的协调工作由其设计部门的负责人及主设人员完成就可以达到效果。这样的做法既可以节约资源也可以满足这类项目设计工程工期短的特点, 使工程项目能更好更健康的发展下去。
5 结语
电网的种类许许多多, 项目的大小也有着大多不同。设计企业的可以根据不同的方针政策来加速项目的进程和效率, 其可以通过不同项目的不同特点去采取不同的组织形式, 以达到效益和进程的最大化。在电力环保不断发展的今天, 建立一个充满活力且具有快速重组能力的项目组织是项目成功的关键。本文针对电网设计项目中的种种问题提供了合理有效的方法和措施, 希望能为中国电网行业和电网设计企业做出一些借鉴和参考价值。
摘要：众所周知, 电力行业是国民经济的一个重要行业, 在之前的国民经济发展的时段, 进入了相当长的一段瓶颈期。本文针对当前的三类项目组织进行了一系列的分析和比较。与此同时, 集合当前在电网设计项目管理中出现的问题, 提出了一般性的建议。提出了怎样根据实际情况来选择优化, 其中的组织结构以及在电网设计中项目团队组织应该做出怎样的选择都进行了有力的阐述。
关键词：项目组织结构,电网设计项目,相关应用
参考文献
[1][美]项目管理协会, 王勇, 张宾译.项目管理知识体系指南 (PMBOK GUIDE) (第四版) [M].北京:电子工业出版社, 2009.
优化电网企业资本结构的思路 篇7
一、电网企业资本结构现状
由于电力企业长期的垄断性, 几乎是政府一直在行使企业所有者的职能, 因此在国家实行政企分离改革后, 电力企业的资本结构表现为:自有资本严重不足、负债比例过高、债务结构 (债务期限结构、债务来源结构与债务使用结构) 不合理、不良债务大量存在。2003年国家推行电力体制改革后, 电网企业被分为国家电网公司和南方电网公司两大国有集团, 内蒙古电网公司未纳入该两公司, 成为我国唯一的地方电网企业。这三个电网公司共同的特点是股权结构单一, 国资委是该三个公司的出资人, 成为电网企业的唯一股东。由于历史上电力行业“重发轻供”, 电网网架建设投入严重不足, 随着发供电的分离, 发电方放开市场准入门槛, 发电企业竞相投入建设, 电网企业越来越难以支撑日益发展的经济建设需要。因此, 电网企业在国家未投入资本金的情况下, 只有通过银行借款满足电网建设资金投入的需要, 造成筹资结构单一、负债率普遍偏高的局面, 导致目前电网企业的资本结构严重不合理:一股独大且比例低、负债结构单一且比例高。
二、电网企业优化资本结构应遵循的原则
(一) 保障企业生存与发展原则
良好的资本结构应适应国内外市场环境因素, 以不阻碍企业的生存与发展为前提。因此, 当企业迅速扩大规模时, 为了能筹集到资金, 往往需要付出较大的代价, 承担较高的资本成本, 但企业不能仅为了保持“资本小、成本低”的资本优化原则而放弃良好的发展规划。因此, 企业发展所需资本金的满足, 便成为此时确定资本结构首先要考虑的问题。
(二) 有利于提高资本收益率原则
企业经营的最终目的是扩大所有者收益, 提高资本收益率。因此, 企业在筹资时, 尤其是举债时, 应以盈利为出发点, 力求调整资本结构, 使负债经营所获收益尽可能多地超过负债经营成本, 进而提高所有者投入的资本收益率。对电网企业而言, 则是要提高国有资本收益率, 也即国有资产保值增值率。
(三) 弹性原则
企业的盈利水平、经营管理状况、资产结构及宏观经济政策等因素, 都影响着其资本结构的确定。资本结构应适时作出调整, 保证其成为一种动态组合, 使企业财务管理人员在作出筹资决策时, 为资本结构的再调整留有余地。
三、电网企业优化资本结构的方式
依照上述基本原则, 电网企业优化资本结构的方式可以从以下三方面进行考虑:一是优化股权结构, 二是确定合理的债务结构, 三是创新融资模式。
(一) 调整和优化股权结构
按照“利益相关者合作”产权理论, 企业的理财主体应进一步细分和多元化。这里所说的利益相关者是指那种经济利益的个体或群体。国外电力公司的成功经验表明, 股权多元化有助于对公司管理层和大股东进行制衡, 减少和防止管理层浪费自由现金流的管理决策行为。另外, 股权结构优化也是改善公司治理结构的前提条件。为此, 电网企业下一步的改革需要采取并购、资产重组、上市、拍卖、出售等方式实现产权转让、增加资本金比例或吸收具有经营能力的民营企业或地方企业以及外资等多种经济成分来替代国有股, 培养企业能够产生竞争力和凝聚力的有效机制, 从而实现股权多元化的优化目标。
(二) 确定合理的负债结构
虽然资本结构是指企业全部资金来源中权益资本与债务资本之间的比例关系, 但是仅仅关注权益资金和负债资金的比例关系是不够的, 因为即使权益资金和负债资金的结构合理, 如果负债资金内部结构不合理, 同样也会引发财务危机。所谓负债结构是指企业负债中各种负债数量比例关系, 短、长期债务合理匹配, 才能既发挥债务的最大经济效用, 又能规避短期支付可能的风险。
1. 以短期资金替换长期资金, 有效降低利息支出
以某电网公司为例, 假如其一年内到期的长期借款为20亿元, 则可以进行如下操作:在年初同贷款银行协调, 借利率下调后的短贷归还一年内到期的20亿元的长期借款, 可以降低财务费用约900万元 (应注意短期资金的风险) 。在自有资金充足的情况下, 也可以提前归还部分长期贷款。
2. 加强应收账款的管理
应收账款从某种意义上来说可以看作是企业无偿提供给他人的资金。尽量争取按期收回款项, 不仅可以使企业免于损失, 还可以盘活此资产, 用于原本计划举债的项目, 降低企业财务费用。
3. 用足短期筹资与营运资金政策
短期筹资最主要的方式是商业信用和短期负债。其中商业信用包括应付账款、应付票据、预收账款等。应付账款对于企业来说等于向卖方借用资金购入商品, 可以满足短期的资金需要, 而不需支付利息费用。但应避免企业延期付款导致信誉恶化而丧失供应商乃至其他贷款人的信用, 或日后招致苛刻的信用条件。应付票据是企业进行延期付款商品交易开具的反映债权债务关系的票据, 分为商业承兑汇票和银行承兑汇票两种, 支付期最长不超过6个月。应付票据可以带息也可以不带息。应付票据的利率一般比银行借款的利率低, 且不用保持相应的补偿余额和支付协议费, 所以应付票据的筹资成本低于银行借款成本。但是, 应付票据到期必须归还, 如若延期便要支付罚金, 因而风险较大。
(三) 创新融资方式, 改善资本结构
1. 探索电网资产证券化
资产证券化是金融市场上的一种金融创新工具。资产证券化是指将某一单位流动性较差但具有相对稳定的可预期现金收入流量的资产, 通过一定的资产结构安排, 对资产中风险与收益要素进行分离与重组, 进而转化为在金融市场上可以出售和流通的证券据以融资的过程。电网资产具备资产证券化的基本条件:基础资产信誉良好, 现金流回报稳定, 发行人资信高, 资金成本低, 因此在电网建设过程中引入资产证券化不失为一个良好的融资方式。
2. 通过股权信托, 补充企业资本金
电网组织结构 篇8
广东电网是目前国内最大的省级电网, 其电源结构复杂, 包含了煤电、气电、油电、水电、风电、核电、抽水蓄能及外购电等几乎所有电源类型。近年来, 广东电网大力发展核电、风电等清洁能源, 进一步增加了电网的调峰压力。在这种形势下, 开展含复杂电源结构的电网调峰优化研究具有重要意义。目前国内外对含复杂电源结构的电网调峰优化的研究主要体现在以下方面。
1) 在优化建模方面, 主要考虑电源类型为水电和火电的联合调峰[1,2,3], 也有考虑抽水蓄能[4]、风电对调峰的影响, 如文献[5]研究风电接入电网后常规发电机组的负调峰特性, 并提出一种考虑常规发电机组负调峰容量极限的优化模型。
2) 在优化目标方面, 长期以来一直以一定周期内总运行成本最小为优化目标。随着电力市场化改革, 目标函数演绎为购电成本最小, 或反映资源配置效率的社会总收益最大[6]。此外, 文献[7]尝试用模糊逻辑方法解决具有发电成本最小、网络安全、排放费用最小和可靠性成本最小4个目标的问题。文献[8]将各种多目标进化算法用于电力系统经济调度问题中, 并进行了系统的对比与分析。文献[9]将电厂污染物排放量作为惩罚项加入优化目标函数以考虑经济性和环保价值。
3) 在约束条件方面, 通常是在有功功率平衡基础上, 主要计及各类发电机组的运行特性, 如机组的爬坡率约束、机组启停次数、电网安全稳定约束等[3]。为了使优化模型更符合电力系统的实际运行状态, 越来越多的实际工程约束条件被加入到调峰优化模型中, 但由此又造成了模型的复杂性大增, 并出现求解困难、收敛效率低等问题。
本文以发电耗煤量、购电费用和SO2排放量为优化目标, 在考虑外购电量影响的基础上, 建立了含水电、核电、生物质电、气电、火电和抽水蓄能机组等复杂电源结构的电网日调峰优化模型, 并实现了节能调度要求下的发电机组排序、日开机组合确定、基于等备用原则的备用容量优化安排, 从而构建了适合广东电网的调峰优化流程体系。
1 建模的总体框架
本文采用典型日96点负荷曲线进行调峰动态优化计算, 即基于节能调度下的机组启停机组合安排, 寻求各机组在1d内各个时段的出力顺序和出力大小。为方便考虑多种约束, 在具体计算时, 首先计算峰荷处 (全天最大负荷处) 的容量安排, 然后再依次计算峰荷左侧、右侧负荷水平下的容量安排。由于调峰问题涉及机组排序、开机组合的确定、备用容量优化安排、机组出力优化安排等多个内容, 因此采用如图1所示的调峰模型流程框图。
2 机组排序及当日机组组合的确定
为了实现广东电网节能调度的目标, 根据国家发改委制定的《节能发电调度办法实施细则 (试行) 》, 提出了一种新的实用化机组组合方法, 具体实现流程如附录A图A1所示。该流程包括机组排序、开机容量范围的确定、开机数量范围的确定、全天机组组合的确定5个环节, 以下分别进行阐述。
1) 机组排序。在确定机组组合之前, 应根据《节能发电调度办法实施细则 (试行) 》对各类机组进行排序, 保证具有良好节能效益且无调节能力的机组优先发电。同时, 还要结合机组检修计划, 使其符合开机电厂的机组不全停的原则。
2) 各个时段开机容量范围的确定。机组组合的确定应使其容量满足当日的负荷需求。由于广东电网与外部电网具有功率相互支援的特性, 因此, 开机容量可以在一个区间内变化。其中, 最小开机容量=负荷预测值-外网向本网送电量+备用需求;最大开机容量=负荷预测值+本网向外网送电量+备用需求。
3) 各个时段机组数量范围的确定。在确定了机组开启顺序及各个时段广东电网的开机容量之后, 便可进一步确定各个时段的机组数量范围。由于最大出力和最小出力的限制, 各台机组均具有一个有效的出力范围。若考虑各个时段的最大开机容量和各台机组的最小出力, 按照排序表中各台机组的顺序依次开机后, 便可得到该时段的最大开机数。同理, 若考虑各个时段的最小开机容量和各台机组的最大出力, 也可相应得到该时段的最小开机数。
4) 全天机组组合的确定。当确定了各个时段的机组数量范围之后, 由于各台机组严格按照排序表进行开机或停机, 各个时段的机组组合范围便已确定。为了使全天机组的启停次数最少, 应在各个时段的机组数量范围之内对实际机组数进行选择, 使各个时段的机组数一致或尽可能接近。为了实现这个目标, 峰荷处的机组数应取其最小开机数, 这可以更好地避免由于峰荷处开机过多而迫使谷荷处停机的情况。确定峰荷处的开机数之后, 便可从峰荷处依次往其左右相邻的2个时段考虑。受各时段机组数量范围的限制, 每个时段的机组数量只能在该范围内选择。若当前时段的开机数在其相邻时段的机组数量范围之内, 使其相邻时段的开机数与该时段相同;若当前时段的开机数超出其相邻时段的机组数量范围, 则取相邻时段的最大机组数 (最小机组数) 作为相邻时段的开机数, 使其停 (启) 机数最小。通过这种方法, 便可一一确定各个时段的机组数, 再结合排序表, 便可得到当天的机组组合。
3 抽水蓄能机组工作曲线的计算
抽水蓄能机组是一类特殊的水电机组。根据调峰的需要, 它既能作为负荷抽水运行, 实现填谷;也能作为水电机组发电运行, 实现削峰。抽水蓄能机组抽水填谷所采用的基本原则是:优先考虑气电机组两班制运行调峰, 在气电机组调峰仍不能满足运行要求时, 再考虑抽水蓄能机组抽水运行;在高峰负荷时, 抽水蓄能机组出力安排基于“以发定抽”原则;当系统负荷低, 且除抽水蓄能机组外, 其他机组最小技术出力之和仍大于低谷负荷需求时, 或相邻时段系统负荷变化剧烈导致其他机组调节速率不能满足负荷骤增、骤降的需要时, 抽水蓄能机组按照“以抽定发”原则运行, 且需同时满足当日抽水电量按一定效率 (如75%) 转化为发电电量。因此, 考虑抽水蓄能机组削峰填谷作用后, 系统负荷曲线修正方式如下所示。
对任意时刻t, 若抽水功率为pu, t, 则负荷曲线Lt′修正为Lt:
Lt=Lt′+pu, t (1)
若发电功率为ps, t, 则负荷曲线修正为:
Lt=Lt′-ps, t (2)
后续计算均在考虑抽水蓄能机组“削峰填谷”作用后的修正负荷曲线上进行。
4 备用容量优化安排及机组负载率上下限修正
若采用传统的顶表法, 则煤耗低的机组调峰能力很强, 加/减负荷速率较快, 优先安排其带满负荷运行, 而备用均由煤耗高、调节性能差的机组承担。这就可能出现在负荷上升较快 (如早上、中午爬坡) 或负荷波动较大时, 调峰性能强的机组之前由于负荷已基本带满, 而靠其他机组无法满足此时段系统负荷迅速变化的要求。为避免这种情况, 应在调峰安排之前, 对所有机组 (生物质电和核电除外) 进行旋转备用优化安排, 保证煤耗低、调峰能力强的机组仍预留部分备用容量, 以备不时之需。本文采用等备用原则并结合最小二乘法对备用进行优化安排, 安排好各机组应承担的备用后, 机组剩下的有效容量才能参加后续的调峰出力优化。
设机组i的最大技术出力为稳燃最小技术出力为开机组合中的机组台数为Ng, 系统备用需求为Lb, 则系统等备用系数β为:
在时刻t, 任一机组i承担的旋转备用容量为:
按式 (4) 确定的初始等备用分配可能不满足机组备用调节速率约束, 如果不满足约束, 将低调节速度机组承担的旋转备用依次转移给高调节速度机组, 直至满足系统备用调节速度的要求。为此, 采用基于最小二乘的等备用优化决策调整模型:
式中:Ri, t为机组i在时刻t的备用容量;λi为机组i承担最大备用容量与其最大技术出力比值的百分数, 对于水电、燃气机组、煤耗高的火电机组而言, 该变量可取较大值。
式 (6) 为系统总备用容量约束, 式 (7) 为单机承担备用容量约束:当确定时刻t各台机组承担的备用容量Ri, t (i=1, 2, …, Ng) 后, 则机组剩下的容量即为参加调峰优化的容量, 可通过修正机组出力上、下限来计算, 有
式中:分别为备用修正后, 机组i在时刻t对应的稳燃最小技术出力和最大技术出力。
采用修正的上、下限值参与后面的出力优化安排。
5 机组出力优化安排
本文对机组出力进行优化的目标是使广东电网的发电耗煤量、购电费用和SO2排放量最小化。为了考虑前后时段 (t和t-1, 或t和t+1) 间机组调节速率的约束, 本文首先对峰荷处的机组出力情况进行优化, 然后从峰荷处分别向左、向右优化其他时刻的发电出力。
5.1 峰荷处的机组出力优化安排
对峰荷处的机组出力优化安排采用以下数学模型求解。
目标函数为:
式中:w1, w2, w3为权值, 且, 为机组i在峰荷 (tk) 处进行归一化后的煤耗量, As为煤耗的基准值, ξi为机组i的平均煤耗, 为机组i在峰时刻tk的出力;, 为机组i在峰荷 (tk) 处进行归一化后对应的购电费用, Bs为购电费用的基准值, bi为向机Ng组i购电的平均成本;, 为机组i在峰荷 (tk) 处进行归一化后对应的SO2排放量, Cs为SO2排放量的基准值, Fi为机组i的SO2平均转化率 (火力发电厂锅炉取0.90) , Si为机组i所用煤的平均含硫量, 为机组i的脱硫效率, ci, 1和ci, 2为机组i的排放系数。
为了得到基准值As, Bs, Cs, 可依次使w1, w2, w3等于1, 其他2个权值为0, 从而得到3组不同的耗煤量、购电费用和SO2排放量。然后从中选取各个耗煤量的最大值作为As, 购电费用的最大值作为Bs, SO2排放量的最大值作为Cs。
约束条件如下所示。
1) 机组出力上下限约束
2) 功率平衡约束
式中:Ltk为峰荷量。
3) 规避频率越限风险约束
式中:G1为低负荷时要求规避频率越限风险约束的百万千瓦容量机组集合;Pi, N为机组i的额定容量。
4) 电网输电断面功率约束
式中:G2, k为输电断面k定义的机组集合;PL, max, k为输电断面k最大输送有功功率。
5) 水电机组水量约束
式中:GH为水电机组集合;Ej, H为机组j的水量约束。
6) 气电机组两班制运行及气量约束
式中:GLNG为气电的机组集合;Ej, LNG为机组j的气量约束;tb和te为两班制运行的气电机组启、停机时刻。
7) 网络安全约束
式中:为支路l在峰时刻tk的传输功率;flmax为支路l传输功率的最大值。
5.2 其他时刻的机组出力优化安排
其他时刻的机组出力优化安排模型与峰荷处相似。但由于要考虑机组爬坡速率的约束, 为方便起见, 优化模型的自变量改用相邻2个时刻各发电机组出力的调整量ΔPi, t (i=1, 2, …, Ng) 。假设时刻t+1已优化完毕, 现开始安排时刻t的发电出力, 其需要改变的约束条件如下所示。
1) 机组出力上下限约束
2) 功率平衡约束
3) 机组爬坡速率约束
式中:ΔPdowni为机组i降负荷出力时的调节速率约束 (正数) ;ΔPupi为机组i升负荷出力时的爬坡速率值 (正数) 。
采用二次规划法求解其他时刻的机组出力优化安排模型后, 时刻t机组i的出力为:
5.3 权重系数赋值
采用文献[10]提出的层次分析法对式 (10) 中的目标函数的权重系数进行赋值。该方法能充分体现决策者的经验和意志, 可靠性高, 是一种较好的实际工程多目标优化问题的求解方法。
层次分析法首先通过对各子目标之间的比较确定其相对重要性等级。对于目标Oi (i=1, 2, …, n) 和Oj (j=1, 2, …, n) , 可根据二者的重要关系确定其数字等级为:
式中:ui, j为Oi相对于Oj的重要等级数;f (Oi, Oj) 为关于Oi和Oj相对重要性等级的函数。
类似地, 当f (Oi, Oj) =2, 4, 6, 8时, 则表示Oi与Oj的重要关系介于相邻2个奇数所代表的重要性之间。在式 (22) 中, ui, j大于1, 说明Oi比Oj重要。如果Oj比Oi重要, 则ui, j可取上述重要等级数的倒数。
确定了各个目标两两之间的重要关系之后, 就可通过以下公式计算每一个目标的权系数:
进行归一化后可以得到:
式中:wi为目标i的权系数。
6 算例分析
以2010年广东电网典型日负荷曲线为原始参数。以广东电网直调机组和外购电为研究对象, 其中, 常规水电机组19台, 容量为1 058 MW;抽水蓄能机组16台, 容量为4 200 MW;火电机组126台, 容量为67 400 MW;气电机组61台, 容量为7 026 MW;生物质能机组2台, 容量为100MW;核电机组6台, 容量为6 120MW;外购电包括西南电、三峡电、湖南电和港电。
选取的典型日包括: (1) 春节低负荷日 (2010-02-14, 大年初一) ; (2) 正常供电日 (2010-05-14, 星期五) ; (3) 丰水期周末 (2010-07-18, 星期日) ; (4) 年最大负荷日 (2010-09-08, 星期三) ; (5) 枯水期周末 (2010-11-20, 星期六) ; (6) 台风日 (2010-09-20, 星期一) 。
6.1 权重的赋值
将式 (10) 中煤耗量、购电成本、SO2排放量这3个目标分别记为O1, O2, O3, 通过对它们的相对重要关系进行比较, 根据广东电网的实际运行经验及相关文件的精神, 对这3个目标的重要性进行比较, 确定两两之间的重要等级数为:u1, 2=6, u1, 3=6, u2, 1=1/6, u2, 3=1, u3, 1=1/6, u3, 2=1。
利用式 (23) 进行计算, 可以得到各个目标的权系数为:。归一化后可以得到:w1≈0.6, w2≈0.2, w3≈0.2。故本文各个目标的权系数w1, w2, w3分别取0.6, 0.2, 0.2。
6.2 典型日的调峰优化结果
典型日的开机情况以及水电机组、火电机组、气电机组、抽水蓄能机组在典型日的调峰优化结果如附录B表B1和表B2、表B3、表B4、表B5所示。
6.2.1 水电机组
1) 在春节低负荷典型日, 水电机组综合平均负载率偏低, 约为41.73%, 这主要是由于春节典型日, 负荷很低, 作为主力调峰电源的水电机组以其灵活、迅速的调节特性, 将降出力运行, 因而全天平均下来, 负载率也相对偏低, 足以体现在调峰困难的春节假期典型日水电机组的优良调峰性能。春节低负荷日负荷曲线如图2所示, 本文选取飞来峡、长湖、枫树坝、新丰江等水电机组为代表, 当日其最优出力曲线如图3所示。
2) 在正常供电日, 水电机组综合平均负载率最高, 达73.47%。这主要由于正常供电日取的是2010-05-14, 正是汛期的开始, 水电机组上游来水量大, 水电机组发电量较多。且正常供电日非周末, 因此, 谷荷水平相对丰水期周末较高, 全天综合平均负载率较丰水期周末也偏高, 但在峰荷处的负载率则比丰水期低。
3) 供电紧张日由于受到上游来水量限制, 因而水电机组负载率不高, 仅为57.35%。
4) 在枯水期周末, 水电机组综合平均负载率为59.53%, 这与枯水期水电机组上游来水量少、发电量受限的实际情况相符。
5) 在台风日, 主要体现为负荷变化剧烈, 水电机组调节性能优良, 有利于参加台风日的调峰。且受台风影响、降雨加大, 多数水电机组满发, 因此, 即使在峰荷处, 负载率高达97.22%, 接近满载。
6.2.2 火电机组
1) 在春节低负荷典型日, 火电机组综合平均负载率最低, 约为63.75%, 这主要是由于春节典型日负荷偏低, 火电机组压出力参加调峰, 此外, 谷荷处抽水蓄能投入抽水, 因此, 火电机组在该时刻的负载率为58.31%, 略高于腰荷处的负载率。该日几个代表性火电机组出力曲线如图4所示。
2) 在正常供电日, 火电机组综合负载率为85.02%, 仅次于供电紧张日的85.76%。该日的火电机组负载率能够体现正常运行情况下的火电最优调峰情况。供电紧张日即是全年最大负荷出现日, 火电机组是广东电网装机规模最大的主力电源, 因此, 在出现峰值负荷时, 火电机组是最主要的顶峰运行机组, 负载率为101.26%, 部分机组出现过负荷运行。
3) 在枯水期周末和丰水期周末, 由于广东电网水电规模远小于火电, 因此, 丰水期和枯水期对火电机组的间接影响不太明显。
4) 在台风日, 由于台风降雨加大, 多数水电机组满发, 因此, 该日火电负载率为82.99%, 与丰水期接近, 略高于丰水期周末典型日的82.79%。
在所有六大典型日中, 除春节低负荷日, 火电机组在峰荷时均接近满载运行, 而且谷荷处其负载率约为50%左右, 即调峰深度达50%左右。
6.2.3 气电机组
气电机组大多采用早07:00, 晚23:00的两班制运行方式, 其全年日综合平均负载率均为60%左右, 相对火电、水电机组偏低。其中, 在春节低负荷日的综合平均负载率最低, 低于50%。主要是由于春节, 负荷较低, 气电由于灵活、迅速的调峰特性, 优先启停气电机组, 因此, 气电机组负荷曲线多“毛刺”, 其平均负载率也较低。
春节低负荷日当日, 仅安排了洪湾一台9E机组、横门一台9F机组两班制运行, 相应出力曲线如图5所示。
6.2.4 抽水蓄能机组
抽水蓄能机组主要起削峰填谷的作用, 使负荷曲线变化相对平缓, 避免低谷负荷时或负荷变化剧烈时, 造成火电、核电机组出力大幅快速调节, 从而减少不必要的燃料消耗。抽水蓄能机组在负荷偏大的典型日, 其承担旋转备用的能力非常明显, 尤其在枯水期周末典型日, 其旋转备用率接近48%。以春节低负荷日为例, 当日抽水蓄能机组出力曲线如图6所示。
由于抽水蓄能机组本身能耗较大, 因此, 在调峰优化模型中, 优先考虑燃气机组的启停调峰, 若此时仍无法满足调峰需要, 则考虑启用抽水蓄能机组。在高峰负荷时, 采用“以发定抽”模式;而在低谷负荷时, 采用“以抽定发”模式, 尽可能降低抽水蓄能机组调峰带来的额外能耗。由于有燃气机组参与调峰, 抽水蓄能机组主要在春节低负荷日参与调峰, 而由于当天在谷荷处关停了部分机组, 因而谷荷的抽水功率并不大, 但是由于总体负荷偏低, 因而总体抽水功率大, 根据“以抽定发”的原则, 安排的发电功率也最大, 超过80%。而在腰荷负荷变化速度较快时, 抽水蓄能机组也适时投入抽水或发电, 以满足其他机组相邻时段的有限调节速率要求。在峰荷处, 抽水蓄能机组按照75%的发电效率发电, 满足最大负荷需要。
6.2.5 生物质发电和核电机组
按照国家节能调度的要求, 生物质发电和核电机组均属于优先安排发电的机组。因此, 在本调峰优化模型中, 尽可能满足生物质发电和核电机组均满负荷运行, 再安排其他机组调峰出力。在所有典型日中, 生物质发电和核电的综合平均负载率均为100%, 且不承担旋转备用容量。
6.3 优化目标分析
表1给出了6个典型日的煤耗量、购电费用和SO2排放量的仿真结果。从中可以看出, 春节期间广东电网的煤耗量、购电费用和SO2排放量均最小;供电紧张日广东电网的煤耗量、购电费用和SO2排放量均最大。这是因为广东电网在春节期间的负荷最小, 而在供电紧张日的负荷最大。另外, 丰水期周末比枯水期周末的煤耗量和SO2排放量小。这是因为丰水期水电机组的出力较大, 这能减少火电机组的出力, 从而降低了煤耗量和SO2排放量。
6.4 与现有调峰优化模型的对比分析
本文所提的电网调峰优化模型与现有的电网调峰优化模型的区别主要体现在目标函数上。现有的电网调峰优化模型是一个单目标优化模型, 一般只考虑经济性;而本文提出的是一个多目标调峰优化模型。为了说明本文所提的电网调峰优化模型相对于现有模型的优越性, 以下以广东电网2010年春节低负荷日为例, 对2种模型的优化结果进行对比分析。其中, 现有的电网调峰优化模型以购电费用最小化为目标, 其约束条件与本文所提模型的约束条件相同。
表2给出了2种调峰优化模型的仿真结果。从中可以看出, 现有的电网调峰优化模型的购电费用仅为0.90亿元, 而本文所提的调峰优化模型的购电费用增加了9.09%, 达到0.99亿元。但是在煤耗量和SO2排放量方面, 本文所提的调峰优化模型相对于现有模型分别减少了3.90%和3.39%。由此可见, 现在的电网调峰优化模型仅仅考虑了电网的经济效益, 而本文所提模型能综合考虑经济、节能、减排3个方面的效益, 更符合节能发电调度的要求。
7 结语
本文以广东电网为实际研究背景, 以发电耗煤量、购电费用和SO2排放量为优化目标, 在考虑西南电、三峡电、湖南电以及港电影响的基础上, 建立了含水电、生物质、核电、煤电、气电、抽水蓄能机组等复杂电源结构的电网日调峰96点动态优化模型。调峰优化模型实现了节能调度要求下的发电机组排序、日开机组合确定、基于等备用原则的备用容量的优化安排, 能够给出各类机组在峰荷、腰荷、谷荷等典型场景下的最优综合负载率。采用2010年广东电网实际数据对调峰优化模型进行校验, 给出各典型日各典型场景下广东电网各类机组的调峰优化情况, 具有重要的工程实用价值。
附录见本刊网络版 (http://aeps.sgepri.sgcc.com.cn/aeps/ch/index.aspx) 。
参考文献
[1]廖胜利, 程春田, 蔡华祥, 等.改进的火电调峰方式[J].电力系统自动化, 2006, 30 (1) :89-94.LIAO Shengli, CHENG Chuntian, CAI Huaxiang, et al.Improved algorithm of adjusting discharge peak by thermalpower plants[J].Automation of Electric Power Systems, 2006, 30 (1) :89-94.
[2]郑理科, 李茂军, 曾黎玉.基于水电厂调峰运行的水火电混合经济调度[J].现代电力, 2007, 24 (6) :76-79.ZHENG Like, LI Maojun, ZENG Liyu.Algorithm based onpeak shaving method for economic dispatch of hydrothermalpower system[J].Modern Electric Power, 2007, 24 (6) :76-79.
[3]陈之栩, 谢开, 张晶, 等.电网安全节能发电日前调度优化模型及算法[J].电力系统自动化, 2009, 33 (1) :10-13.CHEN Zhixu, XIE Kai, ZHANG Jing, et al.Optimal modeland algorithm for day-ahead generation scheduling oftransmission grid security constrained convention dispatch[J].Automation of Electric Power Systems, 2009, 33 (1) :10-13.
[4]陈雪青, 郑彤昕, 石光, 等.有抽水蓄能电站的联合电力系统优化调度模型和算法[J].中国电机工程学报, 1995, 15 (4) :274-288.CHEN Xueqing, ZHENG Tongxin, SHI Guang, et al.Modeland approach of optimal operation for hydrothermal powersystem with pumped-storage stations[J].Proceedings of theCSEE, 1995, 15 (4) :274-288.
[5]杨宏, 刘建新, 苑津莎.风电系统中常规机组负调峰能力研究[J].中国电机工程学报, 2010, 30 (16) :26-31.YANG Hong, LIU Jianxin, YUAN Jinsha.Research of peakload regulation of conventional generators in wind power grid[J].Proceedings of the CSEE, 2010, 30 (16) :26-31.
[6]SRINIVASAN D, CHANG C S, LIEW A C.Multiobjectivegeneration scheduling using fuzzy optimal search technique[J].IEE Proceedings of Generation, Transmission and Distribution, 1994, 141 (3) :233-242.
[7]SHAHIDEHPOUR S M, HATIM Y, LI Zuyi.Marketoperations in electric power system-forecasting, scheduling andrisk management[M].New York, USA:John Wiley&Sons, 2002.
[8]ABIDO M A.Environmental/Economic power dispatch usingmulti-objective evolutionary algorithms[J].IEEE Trans onPower Systems, 2003, 18 (4) :1529-1537.
[9]苗增强, 谢宇翔, 姚建刚, 等.兼顾能耗与排放的发电侧节能减排调度新模式[J].电力系统自动化, 2009, 33 (24) :16-20.MIAO Zengqiang, XIE Yuxiang, YAO Jiangang, et al.A newenergy saving and emission reducing dispatching modeconsidering energy consumption and emissions for generationmarket[J].Automation of Electric Power Systems, 2009, 33 (24) :16-20.
微电网结构设计的基本原则 篇9
近些年来，微电网的研究已成为热点[1,2,3,4,5,6,7]，文献[1]详细阐述了微电网的结构和概念，介绍了美国、日本和欧洲的微电网示范工程，从电力技术、经济性、管理和市场方面提炼了微电网研究中的关键技术，为中国的微电网发展提出了建议。文献[2]从微电网结构、运行控制、供电可靠性和电能质量、安全机制与经济运营、仿真分析与工程建设等5个方向进行综述。文献[8]从微电网的结构、规划设计方法、能量管理与运行优化、保护与控制以及仿真与实验等方面，对微电网的关键技术进行了概述，并指出了未来微电网研究的方向。由以上研究可以看出，这些文献主要是指出微电网的研究方向以及关键技术，且多集中于交流微电网方面，对直流微电网就鲜有涉及。
文献[9,10]则是从直流微电网的控制技术、保护技术、结网方式、通信技术和电力电子接口电路等关键技术方面进行了全面的阐述，涉及到直流微电网的文献大多数也是从以上的一个或若干方面进行分析。
微电网的结构是建设微电网的基础，体现了微电网的基本特征，微电网的结构包含了分布式电源和负荷的分布、类型、并网接口形式，是解决微电网电压问题、潮流问题、稳定性分析的关键。
目前对于交直流混合微电网的系统规划、内部机理、能量管理和最优控制、保护策略等研究较少，因此还没有经验可循[11]。另外，关于微电网的研究，各研究人员只是针对自己所提出的一种具体结构，如文献[12]中的双极性辐射型直流微电网结构，文献[13]设计的单母线放射型结构。这些文献从运行控制、能量管理和故障保护等方面进行分析，其研究结论对于其他类型的结构不具有普遍性。本文旨在从交直流混合微电网结构方面进行研究，提出交直流混合微电网结构设计原则，为未来大规模的交直流混合微电网的规划设计提供参考。本文给出了进行交直流微电网结构设计时的设计流程以及遇到问题时的解决措施，最后以一个实际算例来体现本文所提出的微电网设计原则。
2 交直流混合微电网基本概念
微电网的分类方法有多种，本文按照微电网内主网络供电方式的不同，对微电网进行了分类，即交流微电网、直流微电网和交直流混合微电网。直流微电网中，分布式电源和储能系统通过直流主网架直接为直流负荷供电;而对于交流负荷，则通过电力电子装置将直流电转换为交流电供电。在交流微电网中，将所有分布式电源和储能系统的输出转换为交流电，形成交流主干网络为交流负荷直接供电;对于直流负荷，需通过电力电子换流装置将交流电转换为直流电后为负荷供电。在混合型微电网中，无论是直流负荷还是交流负荷，都可以不通过交直流间的功率变换直接由微电网供电[8]。
相对于单纯的交流微电网和直流微电网结构，采用交直流混合微电网结构具有以下优点:(1)分布式电源及电力储能装置以交流、直流形式输出电能，采用交直流混合微电网将交流电源接入交流母线，直流电源接入直流母线，可以减少AC/DC或DC/AC等变换环节，减少电力电子器件的使用;(2)某些负荷(如荧光灯、风扇、冰箱和普通空调等)只能用交流供电，某些新型的负荷(如计算机、家用电器、变频器、开关电源、通信设备和电动汽车等)或可采用直流供电，或者具备交直流转换装置，采用交直流混合微网供电的形式，可以减少用户设备内变频装置，降低设备的制造成本，因此采用交直流混合微电网的形式，省略了许多变换环节和变换装置，使微电网结构更加简单、控制更加灵活、损耗降低，从而提高整个系统的经济性和可靠性[11]。
3 微电网结构设计原则
微电网应用场合多变，运行和控制需求各有不同，其中的电源、负荷特性差异也可能很大，微电网的定容与选址还应与电网规划相协调，以确保电网的安全稳定为前提;同时应注意最大化整合利用微电网范围内的多种综合能源，并进一步对微电网在偏远地区、城市负荷中心等不同场景下的应用进行细分研究[2]。另外，微电网设计时，应充分考虑与现有城市配电网的兼容性问题，使两者能够形成良好的“互动”。
交直流混合微电网结合了交流电网和直流电网各自的优点，对于新建的微电网或者将要改造的微电网，交直流混合微电网结构都是理想的选择。设计交直流微电网时，要满足供电可靠性、经济性和灵活性的要求，具体来说，可以通过以下设计原则实现:
3.1 分区原则
分区的目的是减少线路上的能量流动，减少网损，满足经济性要求，具体内容包括三方面。
(1)对于分散的小容量负荷，可以设置合适的分布式电源与之搭配，就地解决发电和用电问题，可以减少或者不用大电网供电，减少负荷与电网间的功率交换。
(2)对于工厂等重负荷区，本地分布式电源远远不能满足其能量需求，供电可靠性不能保证，应将微电网与大电网的并网点(PCC)设置在重负荷区附近。一般情况下，并网点设置在交流母线侧。
(3)在微电网内部存在的电源和负荷形成的局部小系统，直流电源和直流负荷搭配，交流电源和交流负荷搭配，减少电力电子变换设备的投资。
3.2 分层原则
分层是微电网中母线电压等级的选择问题。分层的目的有两个:(1)对于高压母线是为了增加输电容量，减少输电损耗，减小用户侧的电压降;(2)对于低压母线是为了使用户用电更加方便和安全。
根据负荷和电源情况设置不同的电压等级，对交直流母线在不同电压等级之间的连接关系进行合理的选择。在微电网建设规划初期，对已存在的负荷区域进行分析，相同电压等级的负荷最好设置在相邻区域，这样区域内部电源之间可以互为备用，提高供电可靠性。
3.3 资源充分利用
资源充分利用包含两个方面内容。
(1)资源利用最大化
资源利用最大化考虑的单个可再生能源的利用问题。微电网设计规划初期，应对当地的可再生能源(太阳能、风能和生物质能等)进行充分的调研分析，掌握当地再生能源的情况，根据其年输出功率情况制定有效的发电方案，使得资源利用最大化，减少从大电网中所需的输电容量，减少或缓建大型发电厂和高压输电网，从而节约投资。同时，使得与之相连的输配电网潮流减少，降低了网损。
(2)能源的互补性
可再生能源发电具有不稳定性、无规律性、波动性和间歇性等特点，我们无法按照我们的意愿对其进行调控，但是如果将这些能源进行打包，利用资源之间的互补性就可以使“电力包”成为相对稳定和易于调控的资源。能源的互补性包含三方面:(1)时间上的互补性;(2)空间上的互补性;(3)电动汽车充电系统的调节作用[14]。
所谓时间互补性是指某些资源在某段时间内较为充足，而一些资源在另外一些时间段内比较充足，例如太阳能白天较为充足，而风能夜晚较为充足，将这两种资源连接在同一电压等级的馈电线上，即可减小馈电线与母线间的功率流动。所谓空间互补性是指在同一时刻不同区域的微电网中的资源具有互补性。相关数据表明，范围越大资源的互补性越强。一个微电网与配电网间的功率交换可能很大，但是将多个微电网连接在一起再与配电网相连，其与配电网的功率交换就会减少。电动汽车充电系统的调节作用是指电动汽车的动力电池将可能是未来电网的主要负荷，可以将其看作是电源资源。在太阳能和风能较为充足时，对其进行快速充电，在电网出现故障时，也可以作为紧急备用电源向电网输出功率[15]。
3.4 电能质量保证原则
电能质量保证原则包括以下两方面的内容。
(1)储能配置
储能配置的前提是满足经济性指标和系统运行性能指标，储能的目的有两个。目的一是削峰填谷，一般情况下不考虑将微电网多余电能回馈到配电网中，只有紧急情况，如电网出现故障时，微电网中的分布式电源作为应急电源向配电网提供功率。正常情况下，当微电网内部发电功率大于用电功率的时，将多余的电能储存起来。目的二是保证重要负荷不间断供电，对于微电网内部的一级负荷(医院、银行和政府办公楼等)必须设置储能装置，保证其用电可靠性，具体内容包括:
1)对微电网内部负荷进行分类:直流负荷和交流负荷，敏感负荷和非敏感负荷，重要负荷和非重要负荷。
2)储能类型的选择，如电池储能系统、超导储能和飞轮储能等。
3)储能容量和位置的选择，根据各种类型储能装置的特点以及各种优化算法进行设置。
(2)无功补偿配置
在经济性和系统运行性能指标前提下对交直流混合微电网中合理设置无功补偿设备。微电网内部包含众多感性负载，例如变压器、异步电动机等，另外微电网中使用了大量电力电子变换装置等非线性装置(如整流器、逆变器和斩波电路等)，都需要消耗大量的无功功率，同时这些设备也会产生大量的谐波，而谐波源也需要吸收大量的无功功率。因此，微电网内部需配置合理的静态和动态无功补偿设备。
4 设计原则的应用分析
在微电网的结构设计过程中，如果当地的情况与本文提出的设计原则基本符合，那么按照设计原则进行设计即可，但是如果遇到不满足的情况，本文也给出了解决措施。
当出现不满足分区原则时，实际情况是本地负荷大小(SL)和电源的容量(SDG)不匹配，可采取的措施有:
(1)SL<SDG时，设置储能，将多余的电能储存在储能系统中，当分布式电源发电不足时或微电网故障时，为负荷提供可靠电能，提高供电可靠性，如图1(a)所示。
(2)SL>SDG时，建立新的分布式电源，利用资源的互补性原则，可以在负荷的周围设置不同类型的新能源发电系统，如风能与太阳能、生物质能搭配，一方面可以满足负荷的功率要求，另一方面也可以平滑其向电网注入的功率，如图1(b)所示。
(3)与其他区域进行协调控制，如图1(c)所示，A区域功率出现短缺时，B区域功率充足，这时可以通过能量管理系统的协调控制，使B区域的功率流向A区域。
微电网结构设计的优劣对其性能有着重要影响，影响微电网结构设计需要考虑的基本要素主要包括:地理位置和特点，配电网网架、容量和保护，分布式电源的类型、容量和发电特性，负荷的容量、增长速度，微电网的控制和运行方式，能量管理以及投资等[16]。本文给出其一般的设计流程。图2为简要的设计流程。
详细的设计步骤为:
(1)在考虑基本要素和设计原则的基础之上，对本地负荷和分布式电源的类型、数量、分布位置进行统计，对区域内的电源和负荷进行分区处理。
(2)设计几种可能的交直流微电网结构，从供电可靠性、灵活性以及经济性等方面进行分析比较，初步选择合适的微电网结构。
(3)并网点的选取，在充分掌握本地区配电网结构的基础上，对微电网接入配电网的影响做出准确评估，选择合理的并网点。
(4)选择合适的约束条件，例如以网损最小为约束条件，进行微电网内部各母线电压等级的选择，即进行分层设计。
(5)以单元微电网为基础，考虑孤岛运行时系统中重要负荷能否不间断供电，设置合理的储能系统，包括容量和类型的选择，形成主要结构。
(6)在设计好孤岛运行结构的基础上，对其他的分布式电源、二级和三级负荷，按照所处的地理位置、特性，接入微电网主要结构中。
(7)充分考虑本地负荷和电源的增长速度，在基本的拓扑结构上预留一定数量的分布式电源和负荷的接口，形成较为完善的微电网结构。
(8)考虑微电网的运行方式的切换策略，设置合适的隔离开关和断路器。
(9)无功补偿设备的设置，在大功率感性负荷处设置静止无功补偿器和少量动态无功补偿装置。
(10)对所设计的微电网结构进行仿真实验，模拟其运行状态，并对网络结构进行修改和完善。
5 算例分析
以北京某高校为例进行交直流混合微电网结构设计，对所提出的设计原则进行适应性分析。
5.1 电源负荷调研
(1)学校气候概况:学校地处北京西北部，属于典型的半湿润大陆性气候，风向有明显的季节变化，冬季盛行西北风，夏季盛行东南风;北京太阳年辐射量全年平均为4688～5693MJ/m2，年平均日照小时数为2000～2800h。
(2)资源概况:学校无工厂等重负荷区，大多数为轻负荷区;学校内的建筑物较多，且顶部平坦，适宜安装太阳能光伏电池板;学校的西北和东北部为空旷地区，无大型建筑物阻挡，适宜安装小型风力发电机，且不会影响校园绿化。
(3)交直流负荷概况:学生公寓多为LED照明、计算机、手机充电器等直流负荷;食堂多为排风扇、微波炉、抽油机冰柜等交流负载以及电烤箱、消毒柜等直流负荷;医院的医疗设备多为交流设备;行政楼多为计算机、手机充电器、打印机等直流负荷以及排风扇、空调等交流负荷。
(4)负荷重要性分类:医院内的急诊部、手术部、培养箱、血库等重要的生命安全类负荷以及消防用电负荷列为一级负荷对象;行政办公楼内重要部门的用电列为一级负荷。
(5)扩建情况:位于学校西侧的主教学楼A、E座以及学生14#公寓近期将进行开工建设，5#教学楼近期刚刚竣工，国家重点实验室将设置在此处，这几处适宜建设交直流混合微电网结构，可操作性较强。
5.2 交直流混合微电网设计接线图
北京某高校AC/DC微电网结构如图3所示，其中虚线区域是根据设计原则进行设计的微电网结构。其中区域1为主楼交直流微电网结构，区域2为14#公寓直流微电网结构，区域3为学校孵化楼交流微电网结构，区域4为5#教学楼交流微电网结构，区域5为学生公寓群直流微电网结构。
5.3 结构特性分析
(1)可靠性方面。整个微电网各区域之间通过联络开关进行互联，互为备用，能够提高系统各区域的供电能力裕度。区域1和区域4、5采用交直流互补结构，两台双向变流器互为备用。当主逆变器检修或故障时，启动备用逆变器。原有配电网中含有医院等一级负荷，区域2通过DC/AC变流器与原配电网相连，可以作为电网故障情况下的备用。另外区域1、3和4与原配电网通过区域联络开关进行连接，能够大大提高原配电网的供电可靠性。
(2)经济性方面。采用交直流混合结构，减少了电力电子变换器的使用，节约投资成本。按照能源互补性原则结合当地的资源情况，修建风力发电系统和光伏发电系统，例如在学校的西北和东北区域建设风-光-储联合发电系统，在学校公寓、食堂等建筑物的顶部建设光伏发电系统，减少了从主网中吸收的功率。并且在风能和太阳能丰富时期，还可通过对并网点变流器的控制，向主电网注入功率，改善主网的潮流分布，降低网损。
5.4 设计原则体现
(1)分区原则。区域1属于负荷和电源密度较高的区域，适宜组成局部小型微电网。风力发电系统和交流负荷接入交流母线组成局部交流微电网，光伏发电系统和直流负荷接入直流母线组成局部直流微电网，然后两个微电网再通过双向变流器互联。
根据分区原则中的就地消纳负荷的原则，新建14#公寓楼多为轻负荷，适宜建设小型局部直流微电网。可以在原有交流电网的基础上，在楼顶设置光伏发电系统，辅助交流配电网。根据调研可知，在每天10∶00～23∶00之间，用电量较小，此时可采用光储一体化的方式将多余电能储存起来。
(2)分层原则。主要涉及电压等级的选择，根据交直流负荷特点和用电安全方便原则，新建微电网交流主干线路选择380V电压等级，直流主干线路选择220V，支路选择48V。
(3)资源利用和能源互补原则。主楼A座位于学校西北侧，地势宽广平坦，风力和光照资源较为丰富，根据资源利用最大化原则，适宜设置小型风力发电和光伏发电系统，且以风力发电为主建设交流微电网，以光伏发电系统为主建设直流微电网，交直流电网之间设置有区域联络开关，用于实现区域间的能量交换，以及时间上和空间上的能量互补。
学校孵化楼为大学生创新实践基地，地理位置空旷，适宜建设小型风力发电系统。
(4)储能配置原则。学校原配电网中具有医院等一级负荷，新建的5#教学楼拥有国家重点实验室，有大量专业实验室，为重要负荷，为保证不间断供电，配备了电池储能设备，从而降低停电概率。为平滑风光等新能源发电的波动性，在各交直流母线侧也配备有储能设备，实现平抑功率波动和提高微电网的电能质量的功能。
(5)无功补偿原则。为了满足整个微电网对无功的需求，尽可能减小电网向微电网输送无功功率，在交流10kV进线母线侧设置了无功补偿装置。
6 结论
本文对交直流微电网的定义、分类和优缺点进行了详细分析比较，指出交直流混合微电网在未来电网发展方面的优势，进而提出了交直流混合微电网结构的设计原则，包括分层、分区原则，资源利用最大化和能源的互补性原则，以及储能配置、无功补偿原则等。这些设计原则的提出也是为了满足电力系统供电可靠性、灵活性和经济性的要求。根据所提出的设计原则，本文给出了交直流混合微电网结构设计的一般流程，旨在为交直流混合微电网规划和建设提供参考。最后以北京某高校为例，对交直流混合微电网设计的原则、步骤和注意的问题进行了详细分析，可以得出以下结论:交直流混合微电网综合利用了现有电网结构、地形和资源等，对于已有的交流为主的配电网，在对其改造时直流微电网一般作为补充，用于改善交流配电网的供电质量和可靠性，直流电网处于从属地位;而对于新建电网则可以充分考虑各类设计原则，在对所选区域进行交直流混合微电网设计时，交流微电网和直流微电网处于平等地位。
摘要：微电网结构设计是微电网建设的基础,设计微电网结构时需遵循一定的设计原则,而微电网的结构设计较之于传统配电网又有不同。本文详细分析了交流微电网和直流微电网的相同点和不同点,并指出交直流混合微电网兼顾了两者的优点,更加有利于分布式电源的接入。本文阐述了微电网结构设计的若干原则,在考虑分区、分层原则的同时,还要考虑资源利用最大化、能源互补、储能和无功补偿等问题,文中还给出了当资源和负荷条件不能自然满足设计原则时的解决措施。最后,以北京某大学为例进行了微电网的设计,验证了上述设计原则的合理性和可行性。
电网组织结构 篇10
电力是国民经济的支柱, 是社会生活正常运行的基础, 直接关系到国家的安全和社会的稳定。任何一次停电都可能带来巨额的经济损失, 严重影响人们的日常生活, 甚至还会造成人员伤亡并引发严重的社会问题。目前, 随着全球经济的不断发展, 电网的大规模互联己经成为全世界电力系统发展的必然趋势, 这种趋势极大地增加了现代电网的规模 (包括负荷、装机容量的增长、网络规模的扩大、传输能力的提高等) , 使之成为了世界上最复杂的人造网络之一。该复杂网络的形成, 一方面提高了系统的运行效率, 促进了资源的优化配置, 并使其经济性得到改善;另一方面也增加了系统运行的不确定性, 给电网自身的安全稳定运行带来新的挑战, 同时, 系统的扰动将波及范围更广, 事故的后果更加严重。近年来, 国内外发生了多起重大停电事故, 造成了巨大经济损失, 保证大规模互联电网的安全、稳定和经济运行是一个重大而迫切的问题, 必须作为一个重大的战略问题来解决。
2 对电网大面积停电事故研究的必要性
N E R C (北美电力可靠性协会) 对1984～2000年间电力事故的统计表明, 有46次停电规模超过了1000M W, 平均每4个月发生一次, 影响超过50万户的供电。表1中列举了近年来国内外所发生的大面积停电的原因及所造成的损失。通过对表1中的分析, 我们发现:世界上多个国家的电力系统相继出现过大范围停电事故, 大面积停电的次数、规模以及所影响的人口和造成的经济损失是呈上升趋势的。
大停电事故让我们认识到, 电能已经成为社会生活中不可或缺的基本要素。现代电力系统的实时性、与其复杂性伴生而至的脆弱性、电力事故后果的恶劣性, 都使得对电力系统可靠性和安全性的要求达到了一个空前高度。
虽然大停电事故发生的具体原因不同, 但是都严重挑战了传统的电力系统故障安全管理模式和故障处置能力。目前, 对电网大面积停电的研究吸引了国内外越来越多学者的关注, 他们也进行了一些有益的探索并取得了一定的成果, 但总体来说, 在大停电预防方面的研究较为成熟, 在大停电分析模型和大停电应急管理方面的研究尚处于起步阶段, 还未建立起实用的理论体系和分析方法, 有必要对其进行进一步地研究和探索。
对大电网故障的研究, 人们往往从自然环境因素、设备缺陷、人为操作失误、保护误跳等具体因素来分析事故发生的根源, 很少从电网的整体特性去着手分析故障传播的机理。传统的安全分析方法过分注重各元件的个体动态特性, 在深入分析电力系统连锁反应事故和大停电机理等系统动态行为方面已经暴露出明显的局限性, 很难揭示系统整体的动态行为特征。而且随着电力系统规模的不断扩大, 网络节点数目的不断增加, 传统的安全分析方法在计算能力和计算精度方面的局限性也越来越明显。因此, 迫切需要创新出一种新的系统分析方法来研究复杂电力系统的动态行为。
3 用自组织临界理论研究分析大电网停电事故
3.1 自组织临界理论的来源
近年来, 研究复杂系统和系统复杂性的复杂性科学 (complexity science) 作为一门新兴的交叉学科, 受到了国内外学者的广泛关注。系统的复杂性主要表现为系统组成成分的多要素性、结构的多层次性、状态变量的多维性、演化发展的多方向性以及有序进化的多规律性等几个方面。现代电力系统也已呈现出以上系统复杂性的基本特征, 复杂性科学为复杂电力系统的研究提供了理论基础。对于电网发生连锁性大停电事故机理的研究, 因其前沿性、交叉性、重要性和挑战性, 已成为当前电力系统的一个热点领域。
现实的大停电事故往往是从系统中某一元件的故障开始, 由于控制措施不当或不及时、电网结构不合理、继电保护装置误动或拒动, 或者上述诸多原因的综合作用, 该元件故障可能引发一系列的元件故障, 这种连锁性故障的迅速传播最终导致了电网的大面积停电。
停电事故的形成过程就是电力系统中各元件相互作用的非线性过程, 当电力系统处于临界状态时, 外界的细微扰动将导致停电事故的发生。因此, 可以应用复杂性科学的相关理论和方法对电力系统的停电事故进行分析。
自然界存在着一类耗散动力系统, 通过自组织过程自发地演化到一种临界状态, 在此状态下, 微小的扰动将触发连锁反应并导致灾变。1987年美国国家实验室的巴克 (Bak) 等人提出了自组织临界 (self2organized criticality, SOC) 的概念来说明时空耗散动力系统的上述动力学行为。这种复杂耗散动力系统的大量组元间存在的竞争与合作等相互作用使系统向临界状态演化, 在临界状态下, 小事件能引起连锁反应事故, 并对系统中的部分组元产生影响, 可能会出现遍及整体的连锁反应, 反应的规模与频率满足幂率关系。
自组织临界理论曾被广泛应用于解释诸如地震、森林火灾等灾变问题中。最近, 研究人员发现, 发生在一般电力网络上的级联也表现出自组织临界的主要特征, 同时, 他们还发现, 等待时间, 即两次相邻停电事件的间隔也是服从幂律分布的, 因此该理论有望给予大停电事故一个可能的解释。事实上, 如果把负荷的过载导致故障看作某个局域的沙粒数达到了崩塌阈值, 而把应急工作人员切换电路以及其它电站与输电线路的负载分流看作是崩塌的沙粒向周围扩散, 那么电力网络的级联故障与沙堆模型具有惊人的相似之处。国内外研究人员研究表明, 停电规模分布都近似地服从幂律分布, 说明电力网络可能处在自组织临界状态。这表明:停电的规模与频率并不是人们以前所认为的负指数关系, 而是幂律关系, 而且, 两次相邻停电事件的间隔也服从幂率分布。
3.2 自组织者临界理论的定义
能形象化地说明“自组织临界”基本概念的是沙堆模型。美国国际商用机器公司 (IBM) 的技术人员设计了一种装置, 使沙子一次一粒、缓慢而均匀地坠落到一个平板上。最初, 沙粒仅停留在坠落位置附近, 但不久沙粒就停留在其它沙粒的上面形成一个缓坡的沙堆, 沙堆某处的坡度过陡时, 沙粒将发生滑坡, 引起小雪崩;随着沙粒的增加, 沙堆的坡度变陡, 雪崩的平均规模也增加, 一些沙粒开始落到圆盘以外;当添加到沙堆上的沙粒与落到平板外的沙粒的数量在总体上达到平衡时, 沙堆就停止增长, 此时沙堆系统达到临界状态;向处于临界状态的沙堆加入沙粒时, 新加的沙粒可能引起不同规模的雪崩, 随着更多沙粒的坠落和沙堆坡角的变大而达到临界安定角时, 崩塌的平均规模也随之增大。从原则上讲, 当一粒沙坠落到呈临界状态的沙堆上时, 将触发任意规模的崩塌, 直至发生灾变事件。崩塌的动力学机制是一种“连锁反应” (chain reactions) 或“分支过程” (branch processes) , 无论初始的沙堆还是处于次临界状态 (沙堆坡角小于安定角) 或超临界状态 (沙堆坡角大于安定角) 的沙堆, 连锁反应都将使沙粒的积聚和离散取得平衡, 令沙堆保持一定的高度和坡角, 换言之, 次临界沙堆和超临界沙堆都将趋向临界状态, 这种临界状态就是所谓的“自组织临界状态”。之所以称之为“自组织”, 是因为无论初始条件如何, 系统都将自发地趋向临界状态。
3.3 国内外对自组织临界理论的研究
电力系统大停电是系统处于临界状态时, 在微小的扰动下触发连锁反应并导致灾变的过程的一种现象, 因此, 自组织临界的概念可望成为用来揭示包括大停电现象在内的复杂电力系统整体行为特征的有效工具之一。在自组织临界状态下, 一个小事件会引发一个大事件乃至突变。自组织临界理论的基本立场是, 认为电力系统总是处于持续的非平衡状态, 由于系统内部和外部诸多要素之间的相互作用, 它们可以组织成为一种临界稳定的状态, 即临界状态。如果将电力系统向临界状态演化的过程与沙堆模型的形成过程进行类比, 那么就可将电力负荷的增长类似于沙堆模型中坠落的沙子, 负荷增长到一定水平时, 会使电力系统进入临界状态, 正如沙堆某处坡度过陡后沙粒发生滑坡、引起大小不等的雪崩一样, 进入临界状态的电力系统在负荷继续增长的过程中, 一定会发生规模不等的停电事故。在物理学 (平衡统计力学) 中, 临界点是系统行为或结构发生急剧变化的地方, 而对于电力系统而言, 其临界点, 即指大停电前的系统状态。
根据对北美电力可靠性协会提供的北美地区从198 4年到19 9 9年的大停电事故数据统计的分析, 美国学者Dobson和CaⅡeras等学者得到的大停电事故的发生概率与规模之间的概率分布 (分析和推导略) 服从幂指数律, 证明了电网具有自组织者临界的特性。
国内, 一些学者对国内多个电网的停电事故的损失负荷数与频度的关系进行了分析, 经计算研究表明, 停电事故的自组织临界特性是客观存在的, 通过在同一标度-频度下的比较还发现, 东北与西北电网的幂律值相近, 华中与南方电网的幂律值相近, 这说明了电网向临界状态演化的过程有相似之处, 都符合幂率关系。
4 结论
研究电网事故机理, 其最终目的是为了寻找减少和预防事故的方法及途径。以往, 在这方面的研究中, 大多是从自然环境因素、设备缺陷、人为操作失误、保护错误等方面来分析事故发生的原因并提出相应的措施。现在, 电网具有自组织临界特性的提出, 为我们寻找电网事故的整体行为特征提供了一个有效的工具, 其向自临界状态演化的过程, 可与沙堆模型的形成过程进行类比。这一过程必然导致系统趋向临界状态, 当系统处于临界状态时, 在微小的扰动下就有可能触发连锁反应并导致大停电的发生。因此, 要减少和预防大停电事故的发生, 可以从寻找阻止系统趋向于临界状态的作用力这一途径出发。这一作用力涵盖了电力系统的继电保护装置、安全自动化装置、电网的规划建设、系统中各种设备之间的相互作用、操作运行人员与设备之间的相互作用以及自然环境、社会经济等多方面的因素。这就需要利用复杂性科学的理论建立一个从定性到定量综合集成的方法来进行分析和研究。
参考文献
[1]卢卫星, 舒印彪.美国西部电力系统1996年8月10日大停电事故.电网技术, 1996, 20 (9) :40-42.
[2]中电联.电力系统受低温雨雪冰冻灾害影响情况报告.2008年3月19日.
[3]赵炜炜.电网大停电分析模型及预防应急体系研究.华北电力大学, 2009.
[4]尚敬福.大面积停电应急关键理论及技术研究.华北电力大学, 2009.