东南大学邓荣楠、宋梦 等：考虑用户负荷决策依赖特性的配电网灾后恢复方法对比分析（内含作者讲解视频）

阅读提示：本文约 2800 字

极端天气、网络攻击等因素造成的配电网故障影响范围广、社会影响恶劣，韧性配电网是经济发展和民生的基础保障。研究表明，灾后负荷特性与配电网运行决策密切相关，能否精准量化负荷特性直接关系到恢复过程中配电网电压、潮流是否安全。 东南大学电力经济技术研究所的邓荣楠、宋梦、高赐威、严兴煜和白文超，在2024年第23期《电工技术学报》上撰文，从客观和主观两个角度分析了配电网恢复过程中的用户负荷决策依赖特性及其演化机理，提出了两种考虑用户决策依赖特性的配电网负荷恢复方法，并基于系统功能曲线利用最大负荷损失、负荷中断率、隐私暴露程度等指标对比分析两种方法。 分析结果表明在配电网恢复过程中考虑负荷决策依赖特性能够避免出现电压越限等安全问题，相较于双层模型，所提出自适应模型在提高用户隐私保护程度的同时，求解耗时仅占双层模型的33%。

论文简报视频

研究背景

极端天气与网络攻击常常引发电力系统停电事故，造成巨大的经济损失与恶劣的社会影响。目前配电网负荷恢复策略已经逐步由传统的电源跟踪负荷转变为源-网-储的协同运行，但对负荷的考量较为单一。而用户侧负荷种类繁多，负荷特性丰富，需要在负荷恢复过程中对其进行精准建模，以实现配网负荷恢复过程的准确刻画，否则在恢复过程中会出现电压、潮流越限等严重情况。

论文所解决的问题及意义

本文分析了极端情况下负荷产生决策依赖特性的客观与主观原因，建立了配电网负荷恢复双层模型，并针对求解双层模型所使用的Karush-Kuhn-Tucher(KKT)条件隐私保护能力较差的问题，提出了一种基于时间标签序列的配电网自适应恢复模型，以实现对用户侧负荷决策依赖行为多样化的动态选择，在保护用户隐私的同时提高模型的求解效率。本文重点关注极端情况下多样性负荷与决策的依赖特性，从产生原因、解决思路、效果评估等方面进行了框架性的研究，为后续相关研究奠定基础。

论文方法及创新点

从客观与主观两个角度分析配电网恢复过程中负荷决策依赖特性与机理，利用数据驱动与知识驱动相结合的方法对其进行建模，精准量化用户侧负荷的决策依赖特性，为配电网负荷恢复奠定基础。

图1 负荷客观决策依赖特性

图2 负荷主观决策依赖特性

基于用户侧负荷的决策依赖特性，提出配电网负荷恢复双层模型及基于时间标签序列的配电网自适应恢复模型两种负荷恢复方法，在兼顾负荷决策依赖特性的同时快速安全恢复负荷。

图3 所提基于时间标签序列的配电网自适应负荷恢复策略

利用配电网韧性评估指标与基于皮尔逊相似度的用户敏感性评估策略对所提出两种模型进行对比分析，仿真结果表明在不影响配电网韧性的前提下，所提出自适应恢复模型在兼具隐私保护能力的同时，求解时间仅为双层模型的33%。

图4 自适应方法与双层模型的系统性能曲线对比结果

结论

通过算例仿真对比分析，可以得到以下结论：

1）对比结果表明若配电网不考虑负荷的决策依赖特性进行决策，则会产生节点电压、潮流越限等一系列安全隐患。并且不考虑负荷决策依赖特性时实际恢复的负载将超过可调度的总发电量，进而导致系统安全问题。

2）恢复过程中若不考虑负荷的决策依赖特性进行决策，室外温度越高，温控负荷与主观驱动型负荷渗透率越大，则电压越限的节点数目就越多，超出电压范围的现象也越严重。

3）通过评估指标的对比，本文所提出的基于“时间标签”技术的配电网自适应恢复模型在不影响配电网韧性的情况下，所用时间仅占传统双层模型的33%，而且具有较强的隐私保护能力，能够对配电网在极端情况下快速做出决策提供有力支持。

团队介绍

东南大学电力经济技术研究所是国内开展需求侧管理研究最早的组织之一，在需求响应基础理论与应用、虚拟电厂建设运营与新能源市场化交易、基于机器学习的电力市场仿真推演等方面具有鲜明特色，在国内率先提出了“能效电厂/综合能效电厂”、“智能需求侧管理”、“自动需求响应”的概念和架构。担任国家发改委经济运行调节局主编的《电力需求侧资源调查系列丛书》总顾问，主持编撰《中国电力百科全书（第三版）配电与用电卷》中需求侧管理分卷，出版《电力需求侧管理实用技术》、《电力需求侧管理工作指南》，承担中国科协“学科方向预测及技术路线图”研究项目的电力物联网专题。

邓荣楠

东南大学硕士研究生，研究方向为配电网韧性提升与优化运行。

宋梦

东南大学至善青年学者，副教授/博导，入选中国电机工程学会/江苏省科协第八届青年人才托举工程，主要研究方向是需求响应、虚拟电厂、电力市场以及配电网韧性提升等。目前主持国家重点研发计划/自然基金项目3项，出版英文专著1部，发表/录用期刊论文40余篇，授权中国专利10余项，参与制定国家标准2项，获得教育部优秀成果科技进步二等奖1项（排2），中国能源研究会技术创新二等奖1项（排1），大学生挑战杯特等奖指导老师，担任《The Innovation Energy》《电力自动化设备》等杂志青年编委。

高赐威

工学博士，教授，博士生导师，电力经济技术研究所所长。承担国家自然科学基金、863计划项目、美国能源基金会、国家部委及地方政府部门、电网公司、科研机构等企事业单位资助课题近百项。授权发明专利26项，许可转让2项，参与编制电力需求响应、智能用电信息交互相关国际国内标准编制7项，参编《中国电力大百科全书》电力需求侧管理分支，在IEEE Trans、中国电机工程学报等国内外顶级期刊及国内核心期刊发表科技论文160余篇， SCI/EI收录100余篇。

本工作成果发表在2024年第23期《电工技术学报》，论文标题为“考虑用户负荷决策依赖特性的配电网灾后恢复方法对比分析“。本课题得到国家自然科学基金项目、江苏省科协青年科技人才托举工程、东南大学“至善青年学者”支持计划、中国电机工程学会“青年人才托举工程”项目和南京市留学人员科技创新项目的支持。

引用本文

邓荣楠, 宋梦, 高赐威, 严兴煜, 白文超. 考虑用户负荷决策依赖特性的配电网灾后恢复方法对比分析[J]. 电工技术学报, 2024, 39(23): 7447-7462. Deng Rongnan, Song Meng, Gao Ciwei, Yan Xingyu, Bai Wenchao. Comparative Analysis of Distribution System Load Restoration Considering Decision-Dependent Behaviors of Customers. Transactions of China Electrotechnical Society, 2024, 39(23): 7447-7462.

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