多重不确定因素下的智能电网风险调度理论与方法研究

Future smart grids will incorporate varieties of uncertainties, which would impose a great operational risk to the cyber-physical power system, increasing the difficulty of operation and control greatly. Therefore, we focus on the research of fundamental theory and methodology of Risk-based Dispatch (RD), aiming at improving the flexibility and robustness of operational control, and achieving a reasonable trade off between security, economy, and reliability under the unified framework of risk “identification - assessment - control”, so as to better react to the transformation of operation and management paradigm in the smart grids. Research tasks include: Analyze the mechanism of uncertainties and build mathematical models to quantify their effect to power systems. Propose risk assessment methods for smart grids, build classification strategies of risk index, and propose adequate measures to comprehensive evaluate the security level with sufficient warning. Propose an infrastructure and multiple time scenarios preventive control strategies of the risk dispatch paradigm, study formulations and algorithms about this problem, dynamically tracking the grids operation state to timely modify the schedule. Implement fast simulation algorithms, based on dispatching integrated data platform (IDP) to develop a test-software, effectively fulfill the interaction of operation risk assessment and dispatching decision-making in smart grids.

智能电网环境下，电力物理信息融合系统面临多重复杂不确定性因素，系统运行风险加大，电网运行控制的难度大为增加。为此，研究智能电网风险调度的基础理论与方法，旨在提高运行控制的灵活性和鲁棒性，适应智能电网运行与管理形态的深刻变革，在风险“辨识—评估—控制”的统一框架下，实现安全可靠、经济高效的风险自治协调调度。本项目将开展多重复杂不确定性因素的作用机理分析，建立量化其不确定性的数学模型；研究智能电网运行风险的在线评估方法，实现风险因素的智能预警；建立智能电网风险调度的运行形态与架构体系，提出时空解耦协调与面向电力市场的风险调度方法，研究其数学优化模型和快速解算方法，以动态跟踪电网运行状态的变化，实现电网调度方案的滚动修正与风险自治调控；以调度综合数据平台为基础，搭建软件验证平台，最终实现智能电网运行风险评估与调度决策的高效联动。

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，而电网则是能源传输的重要纽带，电网运行风险防控直接关乎国计民生。随着特高压交直流建设和新能源大规模渗透，我国已建成世界上规模最大、结构最复杂的大型互联电网。同时持续高温、台风等极端气象频发，设备故障、人为误操作等突发因素不可忽视。电网面临着多重风险，调度控制难度前所未有。如何实现复杂电网风险调控，保障电力需求可靠供应已成为世界性难题。.在国家自然科学基金重点项目的资助下，本团队攻关了多因素融合多状态设备风险建模、多时空尺度多状态系统风险评估、多阶段风险自治协调优化调度与控制等关键技术问题。.1) 在设备风险量化方面，本项目提出了基于自适应高效代理模型的关键部件可靠性分析方法和考虑多因素的设备风险量化方法；建立了模糊多状态设备风险模型，描述了元件退化过程中多状态特征，有效提高了电力系统元件级风险评估的速度和准确性。.2) 在系统风险评估方面，本项目提出了基于改进通用生成函数和时变马尔科夫过程的智能电网时变风险评估方法，实现了“源-网-荷”多层级不确定性量化；提出交叉熵重采样技术，克服了传统蒙特卡洛法难以收敛的问题，实现了对电力系统小概率高风险事件的高效采样。.3) 在多时空风险控制方面，本项目构建了基于多阶段协调的电网全过程风险控制体系和基于改进风险节点电价的分散协同风险调度框架，实现了多时间尺度风险调度决策协调和多区互联电网分布式风险自治，拓展了电力系统风险防御的深度和广度。.4) 在市场环境下风险调度方面，本项目引入了发电机组和负荷的正负运行备用多状态模型，提出了基于双边交易的日前机组组合方法；针对灵活资源在提供备用时的超前-滞后反弹现象，提出了日间市场下分组顺序调度策略；基于市场出清结果，提出了以最优切负荷为目标的实时风险模型，实现了系统出力平衡和运行风险控制。.项目部分成果已在国网浙江省电力公司等多个省级电网得到应用，保障了电网安全经济运行。