基于复杂网络理论的智能配电网脆弱性仿真分析与评估建模方法

The safety and reliability of the smart distribution grid emerging as a complex network with high penetration of distributed generation and widespread loads performs a vital role in the nation's economy and the people's livelihood. Research into its vulnerability is an overwhelmingly urgent task because vulnerability study on the power grid have been targeted at transmission networks and the research findings are ineffective for smart distribution grids. This project focuses on exploring the vulnerability analysis and evaluation approach and its application for smart distribution grids based on complex network theory. We will try to construct the complex network model with the characteristics of the smart distribution grid and the corresponding parameters describing its topology, function and state；found the vulnerability metrics under consideration of its topology and electrical performance by means of improved static and dynamic simulation analysis methods respectively；establish the information fusion-based vulnerability evaluation model and algorithm by combining static analysis with dynamic analysis；develop the network optimization strategy with consideration for the vulnerability evaluation from grid structure optimization, location for installation of distributed generation and island partition. Our purpose is to gain the original research results on the complex network model and its parameters, vulnerability metrics, vulnerability evaluation model and algorithm and network optimization aiming at the smart distribution grid in order to support the construction and application of smart distribution grid vulnerability theory.

智能配电网是遍布电源和负荷的复杂网络，其安全可靠性直接关系到国计民生，但已有电力系统脆弱性研究成果集中在输电网络，难以适用于智能配电网，对智能配网脆弱性研究的需求已显得十分迫切。为此，本项目拟借鉴复杂网络理论的思想与方法，探索智能配电网脆弱性分析与评估方法及其应用：构建具有智能配电网特征的复杂网络模型，提出刻画其结构、功能与运行特点的模型参量；分别从静态仿真分析与动态仿真分析的角度，建立综合考虑拓扑特征与电气特性的脆弱性度量方法；基于信息融合，构建集成静态分析与动态分析的脆弱性综合评估模型与算法；在此基础上，从网架结构优化、分布式电源入网位置和孤岛划分等方面，提出结合脆弱性评估的网络优化方法。力争在智能配电网的复杂网络模型及其参量构建、脆弱性度量方法、脆弱性综合评估模型与算法、网络优化方法等方面取得原创性的理论成果，为智能配电网脆弱性理论的构建及其应用提供支撑。

智能配电网作为智能电网的重要组成部分，近年来快速发展，其脆弱性研究是关系到国计民生的重大问题。配电网中分布式电源、微网和储能装置等的大量接入，彻底改变了电力系统在中低压层面的结构和运行方式，已有的电力系统脆弱性研究成果难以适用于智能配电网。因此，对智能配电网的脆弱性研究已成为智能电网发展的紧迫需求。.本项目组探索性地对智能配电网的脆弱性展开研究，提出了一系列智能配电网脆弱性分析评估方法，并寻求工程应用。借鉴复杂网络理论和相关领域的研究成果，构建了刻画智能配电网结构、功能与运行特点的复杂网络模型；分别从静态仿真分析与动态仿真分析的角度，提出了薄弱节点辨识和薄弱线路辨识方法，可实现对智能配电网薄弱环节的辨识；针对智能配电网的特征，提出了考虑联络线转供和孤岛划分的配电网风险评估方法、基于风险理论的有源配电网脆弱性评估算法、基于信息融合的智能配电网安全性评估方法和指标体系。在此基础上，构建了考虑网络抗毁性的配电网网架结构多目标优化模型，提出了基于社团挖掘的智能配电网孤岛划分方法、考虑熵脆弱性与风电随机性的主动配电网多目标规划方法、含电动汽车的主动配电网动态重构算法以及分布式电源入网位置的选择策略、基于多源信息融合的超短期风电功率预测方法；开发了主动配电网安全性分析评估与决策支持软件平台和配电网大数据分析应用平台。此外，项目组在电力、电子设备故障诊断和电力信息物理融合系统建模分析等方面进行了拓展研究，提出了多类电力、电子设备的故障诊断模型和方法，在电力信息物理系统脆弱性评估和能源互联网建模方面的研究也取得了一定进展。.项目研究期间，项目组在国际SCI源刊、国内重要学术期刊以及国际会议上发表论文近50篇，其中SCI期刊论文8篇（收录7篇）、EI收录20余篇。出版《计算机组成原理》一书，授权发明专利3项，公开发明专利5项，获得软件版权20多项,获得省部级科技进步二等奖等科技成果奖励。3名研究生获得博士学位、30多名研究生获得硕士学位。