This work is supported by State Grid Corporation of China Research Program (No. 1H).

0引 言

电力系统作为关系到国家安全和国民经济命脉的重要基础设施，不仅要满足正常环境下的可靠运行，更需要能在极端灾害发生时维持必要的功能[1]。弹性配电网能够更好地应对小概率高损失极端事件，能够及时将事件影响缩小到最小范围。在灾害破坏无法避免的情况下，弹性配电网还要能灵活适应环境变化，并能够快速恢复电网供电。弹性配电网的构建不仅需要在事故发生前对事故进行有效防御，还需要在事故发生后能够有一套完整的恢复策略；因此，事故发生后的配电网如何迅速最大限度恢复供电，减少经济损失计划，对提升配电网的弹性尤为重要。

目前，国内外学者对于弹性配电网的研究主要可以分为3个方面：弹性配电网评估体系的建立、提升弹性配电网性能的事故前预防策略以及事故发生后弹性配电网的灾后恢复策略。对于弹性配电网评估体系的建立，文献[2-3]通过采用终止供电负荷量的相关表达式定义了弹性系数，将其作为弹性配电网的评估指标；文献[4-5]进一步考虑负荷的重要程度，据此划分等级，分级考虑权重建立弹性系数；文献[6]则采用系统切负荷的概率、停电功率期望值、电量不足期望值、平均每次停电功率、最大停电功率等多个指标来详细表示电力系统的可靠性评估指标。对于提升弹性配电网性能的事故前预防策略研究，主要有提高现有的配电网设计建设标准、实施老旧电气设备更新等设备改进措施[7]、考虑电力系统的不确定性对配电网进行优化配置[8]以及建设智能电网[9]。对于事故发生后弹性配电网的灾后恢复策略，主要包括：以停电损失最小为优化目标，根据恢复负荷的先后顺序建立配电网恢复供电修复计划[10]；网络重构形成微电网独立运行[11]；文献[12]提出针对含多微电网的配电网，调用可移动式储能系统(mobile energy storage system, MESS)进行微电网之间的能量转移。在灾后恢复策略的研究中，现有的文献针对含有大量光伏储能的配电网结构的研究比较少，灾后恢复措施主要有远程遥控开关的配置和网络重构[13-15]、与气网和热网耦合的能源互联网的能源支撑[16-18]以及电动汽车的能量转移[19-20]等，弹性配电网灾后恢复的相关研究仍是当前及未来的研究热点。

本文通过将MESS与网络重构相结合，提出考虑MESS与网络重构的弹性配电网灾后恢复策略。该策略以最大化恢复供电负荷为优化目标，首先，分析灾害对配电网的影响并进行网络重构；其次，根据重构结果选择是否移动MESS进行第二步修正，对移动后的配电网再次进行网络重构直至满足要求；最后，以IEEE 33节点的配电网为例对不同灾害场景进行配电网灾后恢复仿真，验证所提策略的有效性和实用性。

1可移动式储能系统

MESS主要是有两大部分组成：动力车和集装箱储能系统。集装箱储能系统一般由储能电池系统、监控系统、电池管理系统及电池监测显示系统、集装箱电池专用空调、储能变流器和隔离变压器等部分组成。MESS的组成结构示意图如图1所示[2]。MESS相比于固定式电池储能系统更加灵活便捷且更易生产和组装维修，容易实现事故隔离。MESS广泛应用于电力系统正常运行情况下的调峰调频以及灾后恢复等场景。

图1 MESS内部结构示意图Fig.1 Internal structure of MESS

1.1MESS的运行模型

本文所考虑的MESS运行模型与固定式储能系统(energy storage system,ESS)运行模型相同，仅在接入节点上有所不同，MESS的运行模型如式(1)—(8)所示[6]。

式中：M为安装MESS的节点集合；m为节点编号，m∈M；T为灾后恢复时间集合，和分别为t时刻MESS在节点m处的充电和放电有功功率；和分别为t时刻MESS在节点m处的充电和放电无功功率；和分别为t时刻MESS在节点m处的充电和放电标志位，表示若MESS处于充电状态则否则为0；Pchmax和Pdismax分别为MESS的最大充电功率和放电功率；为第m个MESS的储能变流器的最大视在功率；和分别为在节点m处的MESS的充电效率和放电效率；Em,t表示t时刻MESS在节点m处的电量；Emin和Emax分别为电量的最低值和最高值限制。

1.2MESS的交通运输模型

本文考虑到MESS在灾后移动运输过程中的交通情况，建立了网格划分配电网结构模型。该模型首先将配电网结构划分为网格状，每个节点间的实际距离即可由表格所示两节点之间的图上距离表示。MESS只能在网格线上行驶。采用网格法划分弹性配电网示意图如图2所示。假设图2小网格的边长为1 km，若MESS从节点1转移到节点6，则需行驶路程为4 km。MESS灾后恢复过程中所耗费时间如式(9)所示。

文章来源：《自然灾害学报》 网址: http://www.zrzhxb.cn/qikandaodu/2020/1029/660.html