研究背景与目标
电-气-热多能耦合的综合能源系统是未来城市供能系统的典型形态，但城市综合能源系统运行日趋复杂，供能安全和可靠性风险增大。多类型极端灾害频发，严重威胁城市综合能源系统安全可靠运行。因此，开展城市综合能源系统韧性评估与提升研究至关重要。现有单一能源系统极端灾害评估与防御技术体系难以适用异质能源耦合的综合能源系统，综合能源系统韧性评估与提升关键在于构建体现城市能源系统多能流异质特性的韧性评估指标体系，设计多能互济的韧性全过程提升策略和辅助决策系统。
极端自然灾害模型构建
- 冰灾模型：计及冰灾时空特性，构建冰灾气象模型，分析冰灾对绝缘子、杆塔和线路故障率影响。
- 台风模型：考虑台风时空特性，构建台风气象模型，分析台风对杆塔和线路故障率影响。
- 地震模型：考虑地震主余震特性，构建地震灾害模型，分析地震对线路和管道故障率影响。
综合能源系统韧性评估
- 灾前评估：辨识薄弱环节、计算抵御灾害能力，进行N-K分析，从鲁棒性和穴余性方面构造灾前韧性评估指标。
- 灾中评估：实时计算韧性水平，基于影响增量法，提出综合能源系统高阶故障状态快速评估方法，实现灾中实时韧性评估与薄弱环节辨识。通过将元件故障率设为0，描述该元件故障前后对系统的影响，结合影响增量与多项式混沌，构建基于aPCE的最优切负荷模型，进一步加速韧性评估。以E118-G48综合能源系统进行算例分析，验证方法在实现灾中大规模综合能源系统韧性精确评估的同时，有效提升了韧性评估的计算效率。
- 灾后评估：反映韧性提升效果，依据负荷曲线变化情况以及系统运行状态，构建韧性评估指标，评估韧性提升措施有效性。以冰雪灾害为例，分析系统抗灾指标、韧性指标和系统性能损失指标，验证方法在有效反映系统负荷恢复效果方面的有效性。
综合能源系统韧性提升
- 灾前预防控制：提出综合能源系统灾前移动电源部署策略，通过预定位数学模型，将移动电源预调度到适当位置，故障后将其快速连接到关键节点，减少灾害时负荷削减量，增强能源系统面对灾害的抵抗能力。
- 灾中紧急控制：
- 基于联络线拓扑重构：计及联络线动态交互特性，提出基于自适应ADMM的拓扑重构策略，通过E13-G7综合能源系统验证方法的有效性。
- 基于SOP拓扑重构：考虑SOP的负荷转移控制能力和网络调节能力，提出基于SOP灾中网络拓扑重构策略，通过E33-G14和E123-G48综合能源系统验证方法的有效性。
- 灾后快速恢复：
- 多能协同：考虑灾后能源耦合特性，提出多能协同的灾后负荷快速恢复策略，通过E33-G14-H6综合能源系统验证方法的有效性。
- 输配协同：考虑输配协同和维修资源分配，在灾后阶段有效抢修故障线路，通过算例分析验证输配协同策略能根据受灾严重程度更合理分配有限维修资源。
韧性全过程评估系统开发
- 严寒地区高比例新能源电网韧性全过程评估系统：将吉林省电网拓扑结构及电力数据等信息集成到所开发平台，模拟严寒地区高比例新能源电网所受灾害影响情况，评估系统韧性，针对灾害期间各阶段特点采取相应的韧性提升措施。
- 电网韧性全过程评估辅助决策系统：以抗灾能力、负荷损失、负荷恢复、综合评估等指标评估系统韧性，在灾害演变的不同时段采取相应的韧性提升措施，提升系统韧性水平。
展望
- 深入研究城市综合能源系统受灾机理，探索人工智能算法应用。
- 灾害分析：进一步揭示多类型、复合链生灾害下城市能源系统故障机理。
- 韧性评估：针对新能源出力和故障不确定性，开展多重不确定性下城市综合能源系统韧性评估。
- 方法应用：借助人工智能相关算法，探索适应灾害时空演变的韧性评估方法和提升措施。
