在綜述配電網(wǎng)與相關(guān)工程領(lǐng)域韌性研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,介紹了配電網(wǎng)韌性的概念和內(nèi)涵,通過與可靠性的對比和與輸電網(wǎng)連鎖故障的類比,闡述了韌性對配電網(wǎng)的意義。

 

隨后,介紹了配電網(wǎng)韌性的評估矩陣,給出了用于規(guī)劃和調(diào)度的韌性定量指標(biāo),并提出了提升配電網(wǎng)韌性的規(guī)劃和調(diào)度措施。最后,針對現(xiàn)有研究的不足,指出了當(dāng)前配電網(wǎng)韌性的關(guān)鍵問題和可能的研究方向。

 

引言

 

現(xiàn)代社會的繁榮發(fā)展依賴于一系列基礎(chǔ)工程設(shè)施,它們維系著人們的正常生產(chǎn)和生活。這些基礎(chǔ)工程設(shè)施被稱為生命線設(shè)施(lifelineinfrastructure),例如電力、交通、通信、供水、供暖等。電力系統(tǒng)是生命線設(shè)施的重要組成部分,負(fù)責(zé)電能的產(chǎn)生和傳輸,是其他生命線設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。大規(guī)模的停電事故,不僅會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,還可能造成政治、社會影響乃至人身傷亡。

 

大規(guī)模停電事故,可能由設(shè)備故障、人為操作引起,還可能因極端自然災(zāi)害導(dǎo)致。極端自然災(zāi)害,包括颶風(fēng)(臺風(fēng))、地震、洪澇、海嘯和冰災(zāi)等,都可能給電力系統(tǒng)造成巨大破壞,進(jìn)而引發(fā)大面積停電。近些年來,極端自然災(zāi)害的發(fā)生概率和所造成的停電經(jīng)濟(jì)損失急劇增長。

 

以美國為例,極端災(zāi)害已成為導(dǎo)致電網(wǎng)大停電事故的首要因素。據(jù)統(tǒng)計,1980年以來,美國共遭受了178起停電損失超過10億美元的自然災(zāi)害,總損失超過1萬億美元。在10起造成最大損失的自然災(zāi)害中,7起發(fā)生在2004年到2014年之間。2002年以來,58%的大停電事故中,87%造成5萬戶以上的停電事故均由極端災(zāi)害引起。僅在2012年,停電損失超過10億美元以上的自然災(zāi)害就有11起。

 

極端自然災(zāi)害也給中國電網(wǎng)帶來了很大沖擊。

 

1980年以來,全球十大成本最為高昂的自然災(zāi)害中,中國就占了3席[4]。典型的例子如2008年席卷華南、西南、華中、華東的冰災(zāi)中,20個省市受到影響,13個省市的電力設(shè)施遭到破壞,停運(yùn)線路36740條、變電站2018座,563236基桿塔倒塌,斷線353731處,超過170個縣市停電,直接經(jīng)濟(jì)損失超過104.5億元[5-6]。

 

為了限制自然災(zāi)害造成的大規(guī)模停電范圍、減小停電損失,需要提高電網(wǎng)應(yīng)對極端自然災(zāi)害的能力[7]。配電網(wǎng)處于電網(wǎng)末端,與用戶負(fù)荷密切相關(guān),提高配電網(wǎng)的災(zāi)害應(yīng)對能力能夠有效縮小負(fù)荷停電范圍。與輸電網(wǎng)相比,配電網(wǎng)的災(zāi)害應(yīng)對能力較弱[8-9],主要體現(xiàn)在:①配電網(wǎng)自動化程度較低,遠(yuǎn)程測量、開關(guān)配備不齊全;②配電網(wǎng)的冗余較低,不滿足N-1校驗;③配電網(wǎng)中控制保護(hù)手段較為匱乏,特別是低電壓等級配電網(wǎng)的停電恢復(fù)仍以人工維修為主;④現(xiàn)有配電網(wǎng)重構(gòu)、黑啟動研究并不完全適用于極端自然災(zāi)害下的配電網(wǎng)恢復(fù)。