CN115809836A

CN115809836A - 考虑分布式储能应急供电能力的配电网韧性规划的方法

Info

Publication number: CN115809836A
Application number: CN202310086911.XA
Authority: CN
Inventors: 陈碧云; 张勇军; 迟敬民; 黎灿兵; 金洋
Original assignee: Guangxi Minhai Energy Co ltd; South China University of Technology SCUT; Guangxi University
Current assignee: Guangxi Minhai Energy Co ltd; South China University of Technology SCUT; Guangxi University
Priority date: 2023-02-09
Filing date: 2023-02-09
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2043-02-09
Also published as: CN115809836B

Abstract

本发明公开一种考虑分布式储能应急供电能力的配电网韧性规划的方法，该方法综合考虑了配电系统中的线路、杆塔，以及风力发电机塔架的故障状态模型，对不同设备的故障率进行细致分析；综合考虑灾后网络拓扑重构和灾后抢修方案，充分考虑了配电网在台风灾害来临的整个过程中的响应情况，选择配置储能作为韧性规划提升方案以及相应的韧性指标；基于网络重构方案和灾后抢修方案综合确定线路加固方案和储能配置方案。本发明深入对比不同韧性规划方案，全面分析配电网的供电关系、薄弱环节及补强需求，根据不同区域的地区差异性确定储能配置策略，基于内外双层规划模型得出最优的线路加固方案和储能配置方案，并对提升策略效果进行校核检验。

Description

考虑分布式储能应急供电能力的配电网韧性规划的方法

技术领域

本发明涉及供电领域，尤其涉及一种考虑分布式储能应急供电能力的配电网韧性规划的方法。

背景技术

配电网的主要任务是承担并满足用户供电需求，，韧性主要衡量配电网在自然灾害中对关键负荷的支撑和恢复能力，配电网韧性也由此定义为配电网是否可以采取主动措施保证灾害中的关键负荷供电，并迅速恢复断电负荷的能力。其中，关键负荷是指对于社会正常运转或是抗灾救灾十分重要的用户负荷，例如政府、救灾应急机构等行政机关，以及医院、自来水厂、信号基站、照明和取暖设备等生命线设施。

由于配电网处于电网末端，与用户负荷密切相关，提高配电网的灾害应对能力能够有效缩小负荷停电范围。与输电网相比，配电网的灾害应对能力较弱，主要体现在：①配电网自动化程度较低，远程测量、开关配备不齐全；②配电网的冗余较低，不满足N-1校验；③配电网中控制保护手段较为匮乏，特别是低电压等级配电网的停电恢复仍以人工维修为主；④现有配电网重构、黑启动研究并不完全适用于极端自然灾害下的配电网恢复。智能电网的发展对提升配电网自动化和智能化、满足负荷在各种情况下的可靠持续供电提出了更高的要求，配电网在极端自然灾害下的应对措施也因此成为了近些年的研究热点，通过对配电网的韧性评估，发现配电网的薄弱环节，进行相应的韧性规划，进而针对存在的问题提出具体的电网改造方案，能够有效增加配电网的安全性能和经济效益。

发明内容

提供了本发明以解决现有技术中存在的上述问题。因此，需要一种考虑分布式储能应急供电能力的配电网韧性规划的方法，针对含分布式可再生能源的配电网发生台风灾害事件之后，利用存量常规电源合理配置储能，实现“风光水(储)一体化”，从各个分布式电源在整个灾害过程中的协调配合分析，利用灾害来临时的合理调度、灾害后抢修资源分配以及源-网-荷-储协同恢复调控手段来建立配电网韧性规划模型，以此在灾害来临时保障重要负荷持续供电，并快速恢复系统功能。

采用鲁棒性、适应性、持续性、平均恢复速率四个韧性指标共同衡量灾害来临的整过过程，能够准确评估灾害全过程的弹性提升效果。

本发明提供了一种考虑分布式储能应急供电能力的配电网韧性规划的方法，所述方法包括：

基于配电系统中的线路、杆塔，以及风力发电机塔架，建立故障状态模型，以对不同设备的故障率进行细致分析；

基于灾后网络拓扑重构和灾后抢修方案，确定配电网在台风灾害来临的整个过程中的响应情况；

基于网络重构方案和灾后抢修方案综合确定线路加固方案和储能配置方案；

基于内外双层规划模型得出最优的线路加固方案和储能配置方案。

进一步地，所述基于配电系统中的线路、杆塔，以及风力发电机塔架，建立故障状态模型，包括：

分析台风天气对配电网元件故障率的影响，计算架空线路、杆塔、风力发电机塔架的故障率与风速的关系，生成故障场景，并进行场景削减，根据发生概率，筛选出典型场景作为故障状态模型。

根据如下公式（1）确定台风影响范围内个点的风速：

式中，v(d)是观察点的风速，d是观察点到风眼的距离，

是一个经验参数，

为最大风速；

为最大风速半径；

为台风影响区域半径；

为台风边界因子，表示最大梯度风速与边界风速的比值；

基于所述公式（1），通过如下公式（2）描述任一位置

的风场：

式中，h为参数集合，

、

分别为风眼位置的纬度和经度；

根据线路上的风速和风向计算台风作用于配电网元件的风载荷N ₁：

式中，v为线路所在位置的风速，由所述公式（1）获得，D为线路导线外径，

为风向与线路的夹角；

基于线路元件强度和荷载效应，通过如下公式（4）计算配电网元件在风载荷N ₁作用下的可靠运行概率P _r：

，

通过如下公式（5）计算导线与电杆的故障率：

式中，p _fl为导线的故障率，

为导线抗拉强度的最大值，

为导线抗拉强度的标准差，

为导线抗拉强度的均值，p _fp为电杆的故障率，M _T为电杆抗弯强度的最大值，

为电杆抗弯强度的标准差，M _p为电杆抗弯强度，

为电杆抗弯强度的均值；其中导线、电杆元件强度的均值和标准差可根据实际运行获得；

基于导线与电杆的故障率，计算架空配电线路故障率：

式中，

架空线路 i 的故障率；

为线路 i 的电杆数；

为线路 i 的导线档数；

为线路 i 的第k 个电杆的故障率，

为线路 i 的第 k 档导线的故障率；

、

均为该导线上时变风速的函数；

根据台风风速确定风机所受风压大小，并根据风机所受风压大小计算风机塔架的故障率。

进一步地，所述基于配电系统中的线路、杆塔，以及风力发电机塔架，建立故障状态模型，还包括：

根据信息熵指标来量化台风发生的不确定性：

式中，W表示配电网的信息熵，T表示台风穿越该配电网区域所用的时间；

表示配电网线路集，j表示配电网线路集中的配电网线路；Z _i,t表示t时刻系统是否发生故障，发生故障其值为1，否则为0；p _i,t表示线路i在t时刻的故障率；

W的取值满足：

式中，台风灾害发生的可能性概率的最小值

和最大值

的取值由台风灾害发生的可能性概率范围决定。

进一步地，所述基于灾后网络拓扑重构和灾后抢修方案，确定配电网在台风灾害来临的整个过程中的响应情况，包括：

灾后进行配电网重构优化，利用可再生能源出力特性互补，和负荷相连形成配电网临时孤岛以减少备用，恢复更多负荷；同时采用灾后抢修资源进行协同，以实现灾后的抢修工作优化决策以及储能资源面向系统韧性的恢复过程分析。

进一步地，基于网络重构方案和灾后抢修方案综合确定线路加固方案和储能配置方案，包括：

全面分析配电网的供电关系、薄弱环节及补强需求，根据不同区域的地区差异性确定储能配置策略，展示所述线路加固方案与储能配置方案。

进一步地，所述基于网络重构方案和灾后抢修方案综合确定线路加固方案和储能配置方案，包括：

预设定量计算的韧性指标作为优化目标和评价标准，衡量系统性能并对电力系统应变能力定量分析，在对电力系统应变能力定量分析时优先考虑关键负荷的供电情况；

所述韧性指标包括鲁棒性、适应性、持续性、平均恢复速率。

进一步地，以台风灾害期间配电网损失的负荷最小作为优化目标，并综合考虑线路加固费用和储能的投资总成本建立所述内外双层规划模型。

进一步地，所述基于内外双层规划模型得出最优的线路加固方案和储能配置方案，包括：

第一阶段外层优化以灾害过程中总的失负荷最小为目标，对加固线路以及储能在配电网中的安装位置进行方案优化；

在第一阶段所得规划方案的基础上，第二阶段内层优化分别以重构过程的失负荷以及抢修过程中的失负荷最小为目标，并计算该过程的韧性指标；

将整个过程的失负荷量传递给外层，以达到充分考虑灾后重构以及灾后抢修整个过程的目标。

根据本发明各个方案的考虑分布式储能应急供电能力的配电网韧性规划的方法，其至少具有以下技术效果：

本发明实施例提供的一种考虑分布式储能应急供电能力的配电网韧性规划的方法，综合考虑了配电系统中的线路、杆塔，以及风力发电机塔架故障状态模型，对不同设备的故障率进行细致分析；综合考虑灾后网络拓扑重构和灾后抢修方案，充分考虑了配电网在台风灾害来临的整个过程中的响应情况，选择配置储能作为韧性规划提升方案以及相应的韧性指标；基于网络重构方案和灾后抢修方案综合确定线路加固方案和储能配置方案。本发明深入对比不同韧性规划方案，全面分析配电网的供电关系、薄弱环节及补强需求，根据不同区域的地区差异性确定储能配置策略，基于内外双层规划模型得出最优的线路加固方案和储能配置方案，并对提升策略效果进行校核检验。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所发明的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1是一种考虑分布式储能应急供电能力的配电网韧性规划的方法流程示意图。

图2是韧性评估流程示意图。

图3是配电网韧性规划流程图示意图。

图4是灾害过程中系统性能响应曲线示意图。

实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本发明的实施例作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。本文中所描述的各个步骤，如果彼此之间没有前后关系的必要性，则本文中作为示例对其进行描述的次序不应视为限制，本领域技术人员应知道可以对其进行顺序调整，只要不破坏其彼此之间的逻辑性导致整个流程无法实现即可。

请参阅图1，是一种考虑分布式储能应急供电能力的配电网韧性规划的方法的流程图。本发明实施例提供一种考虑分布式储能应急供电能力的配电网韧性规划的方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S101，基于配电系统中的线路、杆塔，以及风力发电机塔架，建立故障状态模型，以对不同设备的故障率进行细致分析；

步骤S102，基于灾后网络拓扑重构和灾后抢修方案，确定配电网在台风灾害来临的整个过程中的响应情况；

步骤S103，基于网络重构方案和灾后抢修方案综合确定线路加固方案和储能配置方案；

步骤S104，基于内外双层规划模型得出最优的线路加固方案和储能配置方案。

在步骤S101中，综合考虑了配电系统中的线路、杆塔，以及风力发电机塔架的故障状态模型，包括：以台风作为极端天气的代表，分析台风天气对配电网元件故障率的影响。计算架空线路、杆塔、风力发电机塔架的故障率与风速的关系，生成故障场景，并进行场景削减选取发生概率较大的典型场景来进行后续计算。

在一些实施例中，可以通过如下方法实现步骤S101：构建台风统计区的随机台风场景集，进而确定待分析场景。申农信息理论中的系统信息熵是一种基于单个事件的概率分布来选择合理的系统状态方案的方法，引入所提出的信息熵指标来量化台风发生的不确定性。

针对台风风场建模的研究表明，台风的影响范围可近似为一个圆形，其影响范围内各点的风速（或梯度风速）

是与该点到风眼的距离

相关的分段函数。台风影响范围之外的区域风速为零，对影响范围内的区域：当

由零增加至最大风速半径时，风速单调上升；

由最大风速半径增加至台风覆盖半径，风速单调下降。

式中，v(d)是观察点的风速，d是观察点到风眼的距离，

是一个经验参数，

为最大风速；

为最大风速半径；

为台风影响区域半径；

为台风边界因子，表示最大梯度风速与边界风速的比值。

基于上式（1），对于任一位置

的风场，可用如下参数集合

描述：

式中，

、

分别为风眼位置的纬度和经度。

极端天气下的线路杆塔及架空导线故障率如下。台风作用于配电网元件的风载荷N ₁ 与线路上的风速和风向有关：

为风向与线路的夹角。

架空导线的最高悬挂点易发生断线故障，导线截面所受应力

正比于导线风载荷与重力载荷之和。电杆承受的荷载在杆根引起的弯矩最大，杆根承受的弯矩

为杆身风荷载和导线风荷载引起的杆根弯矩矢量和。二者计算方法及力学载荷效应分析详见文献。由线路元件强度和荷载效应，可通过功能函数计算元件在该外部荷载作用下的可靠运行概率。当元件功能函数取值大于 0 时，元件处于可靠运行状态，其概率为：

式中：S 为风载荷引起导线应力或电杆弯矩；R 为元件的强度。钢芯铝绞线的抗拉强度和混凝土电杆抗弯强度均服从正态分布，所以导线与电杆的故障率，即不可靠运行的概率分别为:

式中，p _fl为导线的故障率，

为导线抗拉强度的最大值，

为导线抗拉强度的标准差，

为电杆抗弯强度的标准差，M _p为电杆抗弯强度，

为电杆抗弯强度的均值；其中导线、电杆元件强度的均值和标准差可根据实际运行获得。

线路正常运行的条件是导线与电杆均正常工作，因此将线路等效为串联模型，从而计算架空配电线路故障率：

式中：

架空线路 i 的故障率；

为线路 i 的电杆数；

为线路 i 的导线档数；

为线路 i 的第k 个电杆的故障率，

为线路 i 的第 k 档导线的故障率。

、

均为该导线上时变风速的函数。

极端天气下的风机塔架故障率，根据《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)8.1.1条，风荷载标准值计算：

式中，

为高度 z 处的风振系数；

为风荷载体型系数；

为风压高度变化系数；

为基本风压。对于风电机组的受风部分（塔架及叶轮等）的风振系数

，体型系数

，风压高度变化系数

均可看作恒定。则风荷载值仅与基本风压值

有关。

根据伯努利方程得出的风－压关系，风的动压为：

式中，

为风压；

空气密度；

为风速。

同一地区，由于空气密度基本一致（此处考虑空气密度为定值）；风机迎风面受力面积比其垂直方向受力面积大，本文考虑迎风面垂直方向与迎风面受风面积同样大。如此，风机所受风压大小仅与风速有关。由此可得风机塔架的故障率。

基于系统信息熵的故障场景选取，考虑到台风场景的随机变化会导致系统元件故障的发生具有一定的随机性和无序性，计及台风风速和风眼位置的不确定性，构建台风统计区的随机台风场景集，进而确定待分析场景。申农信息理论中的系统信息熵是一种基于单个事件的概率分布来选择合理的系统状态方案的方法，本实施例引入所提出的信息熵指标来量化台风发生的不确定性，如下所示。

因此，根据对实际故障场景概率的分析，W取值不可能太大或太小，必须保证抽样场景对应的系统熵W的值在合理范围内，即满足：

式中，

和

的取值由台风灾害发生的可能性概率范围所决定。考虑到韧性更关注大影响的极端严重后果故障事件，应选取系统信息熵在合理范围内的所能取到的最为接近最大值

时的对应场景作为可能发生的最为严重故障场景，以进行后续的韧性评估计算。

在一些实施例中，通过如下方法实现步骤S200：灾后进行配电网重构优化，利用可再生能源出力特性互补，和负荷相连形成配电网临时孤岛以减少备用，恢复更多负荷；同时采用灾后抢修资源和上述方案协同的方法，实现灾后的抢修工作优化决策以及储能资源面向系统韧性的恢复过程分析。

在一些实施例中，如图2所示，所述步骤S102，可以按照如图2所示的步骤进行，其中建立设备故障模型、生成设备灾害破坏场景可以基于如上对步骤S101的具体方法予以，在这之后，利用设备故障模型模拟灾害场景m，计算灾后可保持供电的负荷容量F ₁，然后进行网架重构，求重构后最大负荷恢复容量F₂，灾区复电，求解最佳抢修方案，计算复电后的最大负荷恢复容量F ₃，重复上述步骤完成对所有场景分析，并计算系统韧性指标。

图4为配电网在灾前（

之前）、灾害演变（

至

）、应急恢复（

至

）、修复重建（

之后）的系统性能变化情况。如图1所示，系统在灾前运行正常，系统性能指标F(t)数值为100%；当灾害来临，系统性能受损，性能指标数值迅速下降并维持在一个较低水平；随着应急恢复措施的执行，系统性能得到改善，性能指标数值逐渐上升；当灾害影响基本消除之后，通过大规模修复重建，系统性能恢复到正常状态，性能指标数值恢复到100%。

由于医院等关键负荷对社会系统运转起着至关重要的作用，故在无法保障对所有用户供电时，尽可能对关键负荷优先供电将是更为合理的供电目标。因此，衡量系统性能并对电力系统应变能力定量分析需要优先考虑关键负荷的供电情况，而并非简单地、不加区分地计算供电负荷总量。在图4中，系统性能F(t)可表示为“t时刻对所有关键负荷的总供电功率”。

在本发明实施例中的含高比例可再生能源的配电网中，由于可再生能源的不确定性，在利用可再生能源形成临时微电网进行灾害应变的时候，应当考虑以下问题：①由于微电网发电容量较小（通常小于10 MVA），因而微电网对系统中的扰动较为敏感。例如，当负荷、变压器接入时均可能引起涌流，导致电压、频率波动，进而对系统稳定性造成影响。②所接入分布式电源的发电资源有限，因而微电网不能保证长时间对大量用户进行供电。③功率输出能力或与功率需求不匹配。例如风机等新能源发电设备的出力与自然条件密切相关，极端灾害条件下或不适宜这类电源发电。所以本课题结合以上分析提出含高比例可再生能源的配电网韧性评估指标，如下所示：

（1）鲁棒性：配电网的鲁棒性反映了整个配电网能抵御极端自然灾害的影响，以及维持一个较高负荷水平的供能能力。鲁棒性指标通过故障对系统供能性能减少的百分比来体现，借助事故抵御期间，配电网能够维持的负荷正常水平的比例来表征其抵御率。鲁棒性指标越大代表配电网的鲁棒性越好，系统抵御极端自然灾害的能力越强。

为正常状态下的负荷水平。

其中，R _de为鲁棒性，t _e为灾害起始时刻， t _pe为系统灾后演变到稳定水平的时刻。

（2）适应性：适应性则表示为“对所有关键负荷在某一时段内的总供电量”，适应率即F(t)在该时段内对时间的积分与正常状态下的总共电量的比值。

其中，R _ad为适应性，t _r为应急恢复策略起始时刻，t _ir为应急恢复策略结束的时刻。

（3）持续性：持续性表示对关键负荷的持续供电时间，因为不同的关键负荷受灾和恢复情况不同，所以从能够通过重构进行恢复的所有关键负荷全部恢复开始进行计算，即图1中

时刻开始，得到持续时间：

其中，DU为持续时间，t _pr为应急恢复策略执行后系统达到稳定性能的时刻。

考虑到持续时间越长越好，且恢复速率越快越好，故使用持续时间与总恢复时间的比值作为韧性指标，即：

其中R _t为持续性。

（4）迅速性：表示通过故障抢修及网络重构的恢复策略使配电网恢复正常时，配电网中负荷水平恢复的平均速度，即：

其中R _re为迅速性，t _pir为大规模重建修复的结束时刻，F _d为灾后系统负荷的最低水平。

通过鲁棒性、适应性、持续性、平均恢复速率四个韧性指标共同衡量灾害来临的整过过程，能够准确评估灾害全过程的弹性提升效果。

在一些实施例中，所述步骤S103具体包括：全面分析配电网的供电关系、薄弱环节及补强需求，根据不同区域的地区差异性确定储能配置策略，展示所述线路加固方案与储能配置方案。

配电网中的分段开关和联络开关具有故障隔离和恢复供电作用，网架重构实际上是开关状态优化的过程。配电网重构可以分为网络优化重构和故障后重构。当配电网遭受严重自然灾害的袭击后，将可能导致配电网大量电力设备的损坏，进而引起大面积或长时间停电，因而网架重构的主要目的在于通过优化非故障电力设施的拓扑结构最大限度地恢复负荷供电。考虑到负荷的重要性，灾后配电网重构的目标函数为：

式中：

为负荷的

的权重，权重越大表示该负荷越重要，本文研究中，1级负荷取100，2级负荷取10，3级负荷取1；

为第j个节点损失负荷的有功功率。

台风灾害下的配电线路状态由线路加固变量和台风攻击变量所决定，如下所示：

式中：

为配电线路集合。

为0-1离散变量，表示配电线路

在

时段的开闭状态，当值为1时，配电线路闭合；当值为0时，配电线路断开。

为0-1离散变量，表示配电线路

是否被加固，当值为1时，配电线路被加固；当值为0时，配电线路未被加固。

为0-1离散变量，表示配电线路

在

时段是否被台风攻击，当值为1时，配电线路被攻击；当值为0时，配电线路未被攻击。本文规划的线路加固方案受台风攻击场景的影响，所以假定线路未被台风攻击时不会被加固。即：

，线路最终状态取决于线路加固方案，当

时，线路状态变量始终为1。

灾害发生后，灾区以外的电网没有受到灾害影响，基本满足系统运行、安全约束和保供电的要求，约束条件包括以下几种：电网潮流约束、电网连通性约束、辐射状拓扑结构约束、线路功率传输限额约束以及分布式电源的有功和无功功率限制，在考虑储能之后，需要加上储能放电功率约束、储能荷电状态约束、储能电量平衡约束等。

同时为应对运行中可能发生的突发极端事件，系统应具备一定的抢修恢复能力以保证能源供应损失得到减少，减缓运行安全的恶化。外部协同可利用抢修资源优化配置，本专利提出应急恢复方案优化方案，该优化方案假设可再生能源设备有一支修理队伍，其余的设备有另一只进行修理。台风灾害发生后，各修理队伍同时对故障元件进行抢修。

该方案主要考虑两个设备抢修队伍如何对自身队伍的抢修顺序进行安排，可再生能源的抢修队伍如何进行修复排序，并结合各子系统故障元件抢修时间进行协调故障，涉及两组故障元件恢复序列确定，从而得到配电网的最佳抢修恢复策略。

抢修优化期望可分为以下2个方面：

①尽可能地降低配电网故障引起的停电经济损失，减少故障修复等待时间和故障抢修人力和物资的成本投入。

②造成负荷等级较高或缺供负荷量较大的设备优先进行抢修, 尽可能以风、光、小水电中对负荷恢复的能力强弱进行抢修工作安排。

含分布式可再生能源的配电网的抢修工作策略通过优化方案进行求解，对2 支修理队伍抢修工作进行整体优化决策。

配电网抢修工作应以元件造成的缺供量经济损失和抢修成本最小为优化目标：

式中：向量

为故障设备的抢修策略；

为依次进行抢修的故障设备编号;

为设备故障造成的社会经济损失；

为抢修成本；

为不同等级负荷单位缺供量造成的社会损失系数。

为不同等级负荷的系统期望缺供量的加权和：

式中：

为故障设备的总数；i为故障抢修顺序；

为编号

的设备的故障持续时间；j为负荷等级；

为负荷等级的重要性权重系数；

为因编号为

的设备故障而造成的负荷等级为j的负荷缺供量。

的表达式为：

式中，

为抢修的固定成本；

为抢修队伍路程花费；

为人工费用；

与

之和为可变成本。

约束条件主要从以下几个方面提出：

考虑两支修理队伍抢修时间约束；

考虑配电网运行约束，如网络拓扑约束、网络能量流约束等；

抢修资源协调，如同一时段下处于被修理状态元件中同类型元件最多为一种等，这里指电力线路/风机塔架/光伏支架三种类型元件。

根据求解的最佳抢修策略，分析抢修过程中停电的恢复过程，以此得到故障元件抢修恢复时间序列，计算系统恢复所耗费时间。

所述基于网络重构方案和灾后抢修方案综合确定线路加固方案和储能配置方案，包括：设计定量计算的指标作为规划方法的优化目标和评价标准，衡量系统性能并对电力系统应变能力定量分析需要优先考虑关键负荷的供电情况，而并非简单地、不加区分地计算供电负荷总量；所述4个韧性指标有鲁棒性、适应性、持续性、平均恢复速率。

在一些实施例中，如图3所示，所述步骤S104具体包括：整体优化目标是使台风灾害期间配电网损失的负荷最小，以实现配电网韧性的提升，并综合考虑了线路加固费用和储能的投资总成本。

考虑韧性提升的配电网内外双层规划模型不仅考虑到通过网络重构减少灾害来临时的失负荷损失，同时也考虑到灾后故障线路的抢修过程中的失负荷成本。因此选用两部分配电网失负荷成本之和最小为目标函数，具体表示为

式中：

表示灾后重构过程中的失负荷损失，

表示灾后故障线路的抢修过程中的失负荷损失。

为防止超出规划投资预算，需要对投资进行限制，具体如下：

式中：

为线路加固成本，

为储能配置投资总成本，

为配电网总投资预算。具体的线路加固成本如下公式所示：

式中：

为配电线路

的长度。

为0-1离散变量，表示配电线路

是否被加固，值为1时，线路加固，否则线路未加固。

1）储能投资约束

式中：储能配置投资总成本由储能的设备成本

、站址成本

以及初始运行维护成本

组成，站址成本主要受到土地成本等因素的影响。

为储能配置的资本回收系数，可将储能年运维成本折算成初始运维成本，

为贴现率（%），

为储能的使用年限，

为储能单位功率成本系数（¥/kw），

为储能单位容量成本系数（¥/kwh），

为节点j处的储能站址成本（¥），

为储能单位功率的年运行维护成本系数（¥/kw/year）。

和

分别为配电网节点j安装的储能额定功率变量和额定容量变量。

为0-1离散变量，表示是否在配电网节点j安装储能，若安装，则值为1；否则，值为0。

2）节点允许安装的额定储能功率和额定容量约束

基于内外双层规划模型得出最优的线路加固方案和储能配置方案，包括：第一阶段外层优化以灾害过程中总的失负荷最小为目标，对加固线路以及储能在配电网中的安装位置进行方案优化；在第一阶段所得规划方案的基础上，第二阶段内层优化分别以重构过程的失负荷以及抢修过程中的失负荷最小为目标，并计算该过程的韧性指标；最后将整个过程的失负荷量传递给外层，以达到充分考虑灾后重构以及灾后抢修整个过程的目标。

本发明实施例提供的一种考虑分布式储能应急供电能力的配电网韧性规划的方法，综合考虑了配电系统中的线路、杆塔，以及风力发电机塔架的故障状态模型，对不同设备的故障率进行细致分析；综合考虑灾后网络拓扑重构和灾后抢修方案，充分考虑了配电网在台风灾害来临的整个过程中的响应情况，选择配置储能作为韧性规划提升方案以及相应的韧性指标；基于网络重构方案和灾后抢修方案综合确定线路加固方案和储能配置方案。本发明深入对比不同韧性规划方案，全面分析配电网的供电关系、薄弱环节及补强需求，根据不同区域的地区差异性确定储能配置策略，基于内外双层规划模型得出最优的线路加固方案和储能配置方案，并对提升策略效果进行校核检验。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器（ROM，ReadOnly Memory）、随机存取存储器（RAM，Random AccessMemory）、磁盘或光盘等。

此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本发明的具有等同元件、修改、省略、组合（例如，各种实施例交叉的方案）、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例（或其一个或更多方案）可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本发明。这不应解释为一种不要求保护的发明的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于特定的发明的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。