海纳百川有容乃大超大型城市复杂配电网高效重构自愈控制方法高红均副教授/博士生导师四川大学电气工程学院四川大学智能电网分析与运营控制研究室>研究背景>分层分布式协同重构运行架构>重过载自愈运行方式主动控制>故障自愈分布式高效复电控制目录口国家双碳战略低碳绿色要求◆2020年9月，习近平总书记在第七十五届联合国大会上正式提出了碳达峰、碳中和的双碳目标战略。◆根据国家能源局数据，2023年上半年我国光伏新增装机7842.3万千瓦，其中，分布式新增装机4096.3万千瓦，占比52.2%。分布式新能源大量接入配电网，甚至超过传统集中式新能源装机规模。√如何提高配电网清洁能源消纳、供需平衡√如何提高能源利用效率√如何提供灵活的电能管理，促进负荷低碳化新能源出力波动性负荷需求的不确定性大量电力电子设备接入配电网电气化负荷高碳排√如何实现配电网安全经济低碳运行、碳损耗最小研究背景电气化负荷的发展高比例新能源接入持续、稳定供电能力城市化进程飞速发展◆许多城市已跻身国际一线大都市◆电气化程度升高、用能需求多样化要求√灵活的负荷管理能力√故障预测与预防的能力√快速定位的故障恢复能力北、上、广、深我国2022年度：>用户平均供电可靠率为99.869%城市电网保供问题日益凸显，尤其是在迎峰度夏/度冬负荷高峰期供电能力面临严峻挑战。开关倒闸转供对网络中的联络开关和分段开关进行状态控制、倒闸操作，完成负荷的转供世界一流配电网■供电可靠率≥99.999%■用户年平均停电时间≤5分钟故障快速恢复出力波动不确定性灵活性需求潮流分配不均口世界一流配电网可靠性需求>用户平均停电时间9.10小时/户供电能力提升安全稳定运行研究背景方法优点多省面临“能耗双控”压力，高耗能企业拉闸限电常态化口提高电网供电能力时空灵活性需求口提高清洁能源消纳光伏大规模接入，净负荷时空分布不均衡，弃光现象严重经济持续稳定恢复全社会用电量持续增长能源供给清洁化低碳化新能源逐渐成为装机和电量主体口大规模潮流转移口全局动态重构模型求解困难口数据通信压力和计算能耗过大优先局部自治滞后全局协调配电网分层自治运行管理作为配电网运行管理的关键技术之一，动态重构通过对分段开关和联络开关的组合状态进行动态调整，能够改善调度周期内的网络潮流分布，在促进清洁能源消纳和提高用户供电可靠性方面具有关键地位。动态重构口远程自动控制开关口改善潮流分布口实现灵活运行研究背景>大量二进制变量>非线性潮流特性有效途径挑战特大型城市负荷高速增长与"双高”的接入，导致城市配电网网架规模愈发巨大。目前，广州城市配电网具有8000多条10kV馈线，以及数以万计的联络开关与分段开关，由于城市配电网本身具备多个电压等级，且大量开关的投入导致配电网存在广泛的弱耦合关系，从而使得特大型城市配电网网架结构非常复杂，难以进行优化分析计算传统配电网特大型城市配电网口超大型城市配电网结构复杂研究背景高比例电力电子设备接入高比例清洁能源接入城市负荷高速增长●提高城市配电网可靠性最常用且高效的调控手段为网络重构(开关重构);●我国城市配电网结构存在明显的复杂特性：馈线繁多，且互联关系复杂；●大规模互联馈线交织在一起，开关数量大，重构运行决策为大规模组合优化问题，很难满足实际调控的秒级决策时间要求；O-口馈线繁多，成百上干条口互联复杂，开关数量大o10kV110kV变压器2●负荷块口联络开关城市复杂配电网示意图110kV10kV研究背景注：仅为示意图，未标注分段开关110kV变压器1变压器6110kV变压器5变压器3变压器f变压器8变压器7Q8o>研究背景>分层分布式协同重构运行架构>重过载自愈运行方式主动控制>故障自愈分布式高效复电控制目录●提出了"馈线组"思想，大大降低了原大规模配电网耦合重构问题的求解难度，提高了实际配电网运行调控效率。●以“先组内自治、后组间协同”的思路开展重构调控高效决策●故障后非故障区段负荷恢复、迎峰度夏/度冬期负荷转供；●达到"故障快复电、高峰少停电"目标。10kV组内自治组间协同10kV口联络开关转供能力不一组内自治组间协同高效重构①馈线聚类分组②组内自治优化③组间协同互济分层分布式协同重构运行...