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图2给出了弹性电网遭遇扰动到恢复的示意图, 并标明了恢复力在各阶段的具体表现。
图2 扰动事件发生前后弹性电网反应示意图
2国内外研究现状
目前恢复力的重要性已经成为全球共识。在这一方面, 美国已经从政府层面做了大量前期研究。在政府行动方面, 美国能源部在2009年发布的《智能电网报告》中首次明确了恢复力应该是智能电网的一个显著特征; 2011年、2013年美国签署的两项总统令要求国家基础设施提高灾害应对能力与恢复力, 并以国土安全部为首要执行机构。在研究实践方面, 自2009年美国出台《复兴与再投资法案》至今, 能源部联合私人企业共计对能源系统投资超过90亿美元, 用于智能电网技术在电网中的应用, 这些技术不仅提高了电网的可靠性, 也使电网具有更好的防灾、抗灾、灾后恢复的能力。2014年能源部召集学术界与工业界专家召开研讨会, 确立弹性电网的具体研究内容。日本、欧洲也已成立相应的政府机构与科研部门, 进行灾害恢复力方面的研究。2015年三月在日本举行的第三次联合国世界减灾大会中, 提高灾害恢复力作为重要议题多次出现在大会讨论中, 大会通过的《2015—2030年仙台减灾框架》也将在还恢复力列为全球减灾方面四大优先行动之一。
近几年我国学者积极开展电力系统灾变防御系统的研究, 为构建弹性电网积累了宝贵经验。我国灾变防御系统分为三道稳定防线: 经济运行与静态安全保障体系、紧急控制系统以及紧急解列控制系统; 但构建弹性电网, 对小概率-高风险的极端事件的防治是一个新挑战, 为此我国停电防御系统需要进一步考虑极端灾害, 将广域信息采集范围扩展到自然与社会环境, 针对高风险事件灾害等极端外部条件做出有效地预警, 并加强电力系统紧急协调控制、系统快速恢复的能力。
目前中国在弹性电网的基本研究框架以及在电力系统恢复力的评估理论和方法研究方面, 尚有待进一步的系统性成果, 以利于进一步提高我国电网的恢复力水平, 确保我国电力安全。
3关键技术与重要研究方向
电力系统作为国家重要基础设施, 亟需对极端自然灾害以及未来可能发生的人为袭击做好准备。为使弹性电网理论尽快成熟, 使研究结果能够切实指导未来弹性电网规划与运行, 各国应马上着手展开对弹性电网及其恢复力的研究。
结合弹性电网的研究现状以及实际应用, 本文建议弹性电网研究应从如下研究方向起步。
一、明确弹性电网需要应对的扰动事件: 电力系统是个复杂系统, 面临着各种各样的扰动事件, 各国、各地区研究弹性电网时应首先明确系统需要考虑的事件类型。为与传统的可靠性分析相区别, 弹性电网恢复力评估的是高风险-小概率事件, 如表1所示。
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