面向物理脆弱性的微电网重构：集中式控制与分布式控制

《Scientific Reports》：Physical vulnerability-oriented reconfiguration of microgrids: centralized vs. decentralized control

　　

摘要

随着分布式能源资源及网络化微电网的日益普及，信息物理能源系统在面对运行干扰和控制相关因素的影响时变得更为脆弱。虽然微电网重构被广泛用于提升系统的韧性，但现有方法很少量化在相同网络条件下不同控制架构对系统物理脆弱性的影响。本文提出了一种基于综合集成系统脆弱性指数的统一信息物理脆弱性评估框架，用于微电网重构分析。该指数将动态不稳定性、运行极限违反以及频率偏差整合为一个具有物理意义的指标。微电网重构被构建为一个优化问题，其目标是在满足交流功率流可行性、辐射性、运行约束以及开关动作次数限制的前提下，最小化该脆弱性指数。该框架被应用于在集中式和分散式控制架构下运行的基准多微电网系统。对于每种候选拓扑结构，通过在不同控制模式下重新计算脆弱性指数来确定联络开关的位置，从而实现公平且考虑架构差异的比较。仿真结果表明，相同的重构操作在不同控制结构下可能导致截然不同的脆弱性水平。此外，通过增加负载的额外压力测试进一步展示了随着运行裕度减小，系统脆弱性如何加剧。这些结果凸显了控制架构与拓扑结构相互作用在微电网脆弱性中的作用，并为信息物理能源系统的控制意识型重构提供了系统化的方法。