配电网韧性的意义及关键问题探究

2 配电网韧性的意义

 

2.1配电网韧性与可靠性的区分

 

除了韧性,配电网还存在其他相关性质,例如鲁棒性、灵活性、脆弱性、存活性和适应性等。这些概念之间的差别和关系,有很多文献对此进行了讨论[11,26-30]。这些概念分别描述了系统在不同侧面的特性,并不存在明确的区分界限。

 

对配电网而言,最关键的是可靠性与韧性的区分。可靠性是配电网的重要指标,也是配电网能否满足用户供电需求的直接衡量。现有配电网的规划和调度策略,大多都以可靠性为优化目标,可靠性指标也一直是配电网整体供电质量的有效衡量方式。但是,配电网可靠性并不能代替韧性。一个可靠性很高的配电网,其韧性并不一定很高[31]。配电网可靠性指标是通过用户停电的时间和频率来计算的,最常用的为系统平均停电频率(SAIFI)和系统平均停电持续时间(SAIDI)[32]。如果负荷的停电时间很短(一般设定为小于5min),这些停电事故就不会被计入可靠性指标中。所以对于一个自动化程度很高的配电网,由于重构恢复可以通过远程操作开关执行,它的可靠性指标可能很高,换言之,它具有很高的可靠性。但是,此配电网的韧性并不一定高。在极端自然灾害中,配电网的很多元件可能遭到破坏,远程开关无法正常开断,甚至配电网的远程调度和控制也失效。此时该配电网很难保证关键负荷的正常供电和断电恢复,所以其韧性并不高。究其原因,韧性是衡量配电网在低概率、破坏性较大的特殊情况(例如极端自然灾害)下的响应和调节情况,而可靠性只关注经常发生、对配电网影响较小的典型故障。所以配电网韧性与可靠性的关注重点并不相同,并不能够相互替代,它们分别描述了配电网安全性的不同方面。

 

2.2韧性对配电网的意义

 

引入配电网韧性,是为了从总体上评估配电网受极端自然灾害这类低概率事件的影响程度及其应对能力。其对配电网的意义,类似于连锁故障脆弱性对输电网的价值,如表1所示。可见,对于发生概率较大的常见故障(例如线路短路、单一设备损坏),配电网和输电网都是用可靠性来衡量:配电网常用的可靠性指标包括SAIDI,SAIFI以及供电可靠性是多少个“9”;输电网虽然没有计算具体指标,但是采用了N-1校验标准,用保守的运行边界限制确保输电网具有足够高的可靠性。

 

 

对于发生概率较小但影响很大的故障而言,输电网进行了连锁故障相关研究,在探究其发生、发展机理的基础上,提出了连锁故障的阻断措施并用连锁故障脆弱性从总体上衡量这类故障对输电网的影响大小及后者的应对能力[33];类似地,在配电网中以韧性衡量其对这类故障的应对水平,进而可以研究不同规划与调控措施对配电网应对极端灾害能力的提升作用,进而给出配电网极端灾害应对能力的总体评估。