新型电力系统中电涌风险分析：基于事故链与WPMixer的混合框架

《Scientific Reports》：Risk analysis of power surging in novel power systems: a hybrid framework driven by accident chain and WPMixer

　　

摘要

为应对由“三高”特征（高可再生能源渗透率、高直流输电比例以及高负荷密度）与极端天气共同作用而带来的新型电力系统中的复杂动态功率风险，本文提出了“功率波动”这一概念，并配套建立了全面的风险分析及规划方法。功率波动指的是电压等级或不同区域之间功率流的随机剧烈变化，根据其传播方向可划分为纵向波动和横向波动。为克服传统理论在描述跨等级、跨区域瞬态功率过程方面的局限性，本文引入事故链理论并将其与所提出的概念相结合。针对弱扰动场景，事故链被分解为四个阶段：初始触发、功率波动、系统不稳定以及最终后果。各阶段与关键规划参数之间建立了明确的定量关联关系，从而形成了一个能够实现总风险计算和关键风险点识别的分析框架。此外，本文还提出了WPMixer模型，用于精准捕捉规划参数与功率波动之间的复杂时间映射关系，进而实现高效的波动规模预测。基于扩展后的IEEE 39节点系统的仿真结果表明，纵向波动和横向波动的特征与理论预期一致。定量分析显示，储能容量和联络线冗余对纵向上升波动和横向流入波动具有显著的调节作用，其敏感系数分别为-0.3416和-0.0810。最终后果阶段和初始触发阶段被确定为最关键的风险点。本研究为新型电力系统的动态风险评估及弹性规划提供了有效的定量工具。