2025年“深圳杯”数学建模挑战赛C题-分布式能源接入配电网的风险分析

布式能源接入配电网的风险分析

小驴数模

背景知识：

随着我国双碳目标的推进，可再生分布式能源在配电网中的大规模应用不可避免，这对传统配电网运行提出挑战。为了量化分析配电网中接入分布式能源的风险，需要对其进行建模与分析。

配电网发生故障后失负荷，可以通过联络线实现部分复电，供电恢复的目标是在系统拓扑结构发生变化时，将系统的经济损失降至最小，行业分类将消费者分为居民住宅、商业、政府机构和办公建筑等类别，按照这种分类，供电中断危害可依据部门客户危害度函数进行计算。

分布式能源接入配电网，由于其发电出力的波动性与不确定性，对馈线的失负荷和过负荷带来影响，为了提高配电网就地消纳能力，本竞赛题目要求分布式能源不得向上级电网倒送功率。

风险评估的通用计算公式为：

代表由系统过负荷造成的危害程度。

由式（1）可知，风险评估的量化计算为该场景下各事件概率与其危害的乘积之和，为了实现风险评估，需要从事件概率计算及事件造成后果的危害度函数构建两方面入手进行分析与建模。

名称解释

失负荷：因故障导致负荷供电中断 。

过负荷：线路电流超过额定载流量10%以上。

馈线：从变电站出线开关到终端负荷的配电线路。

联络线：通过联络开关连接不同馈线的线路，正常运行时联络开关处于断开状态，根据运行方式调整的需要可以调整联络开关的状态，实现馈线间的功率转移。

配电网的运行方式: 在同一时刻, 馈线上的每个负荷与各变电站之间只有一条通路（只由一个变电站出线开关CB供电），每个分布式电源DG都可接入馈线供电，不同用户类型的停电损失会造成不同的危害度。

计算配电系统风险的约束条件如下：

（1）各个类型故障是独立发生的，同一时间同一类型只发生一个故障；

（2）不考虑无功功率和电压越限的影响，风险计算分析仅考虑有功功率和电流的影响；

（3）联络开关不考虑故障恢复的自愈系统对失负荷的影响，但是需考虑联络开关的负荷转移能力。

问题：

（1）请分别建立分布式能源接入配电网后，配电系统的失负荷风险和过负荷风险的计算模型，要求：失负荷风险模型要记及本馈线故障造成的负荷损失可以从其他相邻馈线通过联络线转供实现复电的情况；过负荷风险模型要记及本馈线的有功功率不得向上级变电站倒送的情况，但是可以在相邻馈线间进行调节；

（2）应用问题1所建立的模型，针对附录中的有源配电网62节点系统图，在其它参数不变的前提下，分布式能源容量以0.3I为步长，从初始容量I增加到3I，试分析该配电系统风险

 

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