中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：后勤工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程系的研究人員黃帥、龍燕、趙宏偉等，在2016年第5期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文，考慮到極端情況下重要區(qū)域配電網(wǎng)絡(luò)的脆弱性，以逐漸成熟的微電網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了以抗毀性為目標(biāo)的微電網(wǎng)孤島規(guī)劃研究。
首先，基于單個(gè)分布式發(fā)電(Distributed Generation，DG)對(duì)單個(gè)負(fù)荷供電的情況進(jìn)行理論推導(dǎo)，建立了適用于微電網(wǎng)的抗毀性指標(biāo)，并引入復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論優(yōu)化了該指標(biāo)的應(yīng)用方法。以抗毀性指標(biāo)最優(yōu)為目標(biāo)，對(duì)某重要區(qū)域孤島微電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的實(shí)際問(wèn)題建立了DG選址定容與網(wǎng)架規(guī)劃交替迭代的聯(lián)合規(guī)劃模型，得到了隨迭代次數(shù)變化的網(wǎng)絡(luò)抗毀性指標(biāo)及其對(duì)應(yīng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和DG分布情況。最后，以攻擊策略為依據(jù)模擬了網(wǎng)絡(luò)受打擊情況，得到抗毀性評(píng)估結(jié)果。
結(jié)果表明，抗毀性指標(biāo)能夠較好的體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的抗毀性，而采用聯(lián)合規(guī)劃的方式能夠有效提升網(wǎng)絡(luò)抗毀性。
對(duì)于供電可靠性要求較高的中心城區(qū)，軍事單位，重要機(jī)場(chǎng)，大型煤礦等區(qū)域，考慮到戰(zhàn)爭(zhēng)、襲擊等極端情況，不同程度上存在著過(guò)度依賴(lài)國(guó)家電網(wǎng)供電的問(wèn)題，而集成利用DG供電的微電網(wǎng)為區(qū)域供電的自給自足提供了技術(shù)基礎(chǔ)[1]。然而，如何利用微電網(wǎng)技術(shù)增強(qiáng)戰(zhàn)爭(zhēng)、襲擊等極端情況下區(qū)域供電的可靠性成為難題。
隨著與人類(lèi)生活息息相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)如因特網(wǎng)、交通網(wǎng)、電力網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，這些網(wǎng)絡(luò)事故頻發(fā)的現(xiàn)象引發(fā)了網(wǎng)絡(luò)抗毀性的研究。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)抗毀性理論針對(duì)較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分析事故隱患對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響，并衡量網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在隨機(jī)或蓄意破壞的情況下能否正常工作。
隨著研究不斷深入，該理論在解決大型網(wǎng)絡(luò)如全球通信網(wǎng)絡(luò)、全國(guó)物流網(wǎng)絡(luò)等抗毀性問(wèn)題上有一定應(yīng)用[2-7]。但微電網(wǎng)規(guī)模較小且結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理難以用普通網(wǎng)絡(luò)的邊、節(jié)點(diǎn)關(guān)系描述，難以直接引入該理論。
目前，微電網(wǎng)或小型電網(wǎng)的抗毀性研究程度有限，雖然引入了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)抗毀性理論的思想，但沒(méi)有提出考慮電力網(wǎng)絡(luò)獨(dú)特性的微電網(wǎng)抗毀性指標(biāo)，同時(shí)存在著蓄意攻擊手段有限，缺乏針對(duì)電網(wǎng)抗毀性的有效驗(yàn)證方式等問(wèn)題[8-10]。
文獻(xiàn)[8]將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)抗毀性理論的自然連通度指標(biāo)和pajek網(wǎng)絡(luò)抗毀性分析軟件應(yīng)用于中壓配電網(wǎng)，分析了輻射網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)、N供一備網(wǎng)、多分段多聯(lián)絡(luò)網(wǎng)抗毀性及網(wǎng)絡(luò)中的薄弱節(jié)點(diǎn)，但將該文在抗毀性分析中沒(méi)有考慮電力網(wǎng)絡(luò)的特殊性，而將其作為普通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究。
文獻(xiàn)[9]將網(wǎng)絡(luò)抗毀性指標(biāo)中的等效最短路徑數(shù)引入配電網(wǎng)建立了抗毀性測(cè)度指標(biāo)，該指標(biāo)通過(guò)比較待評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)與全連通網(wǎng)絡(luò)的差異得到待評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)抗毀性，但該指標(biāo)無(wú)法體現(xiàn)待評(píng)價(jià)電力網(wǎng)絡(luò)能否正常工作。
文獻(xiàn)[10]引入節(jié)點(diǎn)脆弱性指標(biāo)衡量小型電網(wǎng)對(duì)于蓄意攻擊最薄弱節(jié)點(diǎn)手段的抗毀性，然而實(shí)際攻擊中不能僅考慮最薄弱點(diǎn)遭受攻擊情況，還需要考慮多個(gè)重要節(jié)點(diǎn)、多條線(xiàn)路同時(shí)遭受攻擊的情況。
本文以極端條件為背景，假定微電網(wǎng)的DG和線(xiàn)路根據(jù)其重要性等因素遭受不同程度攻擊，引入復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)抗毀性的思想建立了評(píng)價(jià)孤島微電網(wǎng)抵抗蓄意攻擊能力的抗毀性指標(biāo)，提出了以該抗毀性指標(biāo)為目標(biāo)的孤島微電網(wǎng)規(guī)劃方法，并利用模擬攻擊方式對(duì)抗毀性指標(biāo)和規(guī)劃方法進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估。
結(jié)論
以戰(zhàn)爭(zhēng)、襲擊等極端條件為背景，考慮電網(wǎng)受主動(dòng)攻擊情況，結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)抗毀性理論的思想，本文創(chuàng)建了適于衡量孤島微電網(wǎng)抗毀性的指標(biāo)，同時(shí)提出了以該指標(biāo)為目標(biāo)的DG選址定容和網(wǎng)架規(guī)劃交替迭代的聯(lián)合規(guī)劃方式。
該指標(biāo)充分考慮了對(duì)電網(wǎng)的常規(guī)攻擊策略和微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、工作方式的特殊性，使指標(biāo)較好的體現(xiàn)了微電網(wǎng)抗毀性的特點(diǎn)，同時(shí)采用區(qū)分DG所處線(xiàn)路類(lèi)型并給予不同權(quán)重的方法減小了線(xiàn)路搜索量、提高了搜索效率，較好的區(qū)分了DG處于不同線(xiàn)路對(duì)抗毀性指標(biāo)的影響，從而優(yōu)化了指標(biāo)。
網(wǎng)架規(guī)劃中采用初選、精選結(jié)合的方式有效減少了初始隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)，提高了搜索精選網(wǎng)絡(luò)的效率。以對(duì)電網(wǎng)的模擬攻擊方式為基礎(chǔ)，采用蒙特卡羅法建立了抗毀性評(píng)估模型，該評(píng)估模型驗(yàn)證了抗毀性指標(biāo)和聯(lián)合規(guī)劃方式的有效性、合理性。
(本文有縮減)
原標(biāo)題:重要區(qū)域孤島微電網(wǎng)抗毀性規(guī)劃初探
