风速

我国是世界上台风灾害影响最严重的国家。台风灾害影响范围大，破坏力强，据统计 2013年-2015 年期间，台风灾害就导致广东电网输配电线路损失超 7.2 万基，影响用户达 776 万户以上，是沿海输配电线路损失的最主要原因，严重影响电网安全与社会供电。长期以来，电网风灾防控面临着设备风速缺乏有效监测分析、杆塔风灾破坏过程不明确、风灾损失难以量化评估、风灾防控措施不完备和辅助决策缺乏系统级信息集成等问题。台风灾害的精准预警与防控是提高电网应对能力的必要手段。 通过多学科协同创新，系统性解决了电网台风灾害广域监测、精准评估及高效防治等关键技术难题，取得了突破性创新成果，提出了微尺度台风风场精细化分析技术，揭示了复杂微地形区域的风场变化规律，构建了电网台风监测及灾害告警网络，首次将设备风场监测预警精度提升到 10m 量级，解决了有限监测站点无法对输配电线路全覆盖监测的难题，实现了具体到设备的台风灾害风险告警。提出了塔线体系风雨荷载耦合计算模型，建立了架空线路抗风承载能力及结构参数不确定性倒塌分析方法，有效定位输电杆塔薄弱部位和失效概率，发明了输电线路杆塔不停电加固技术，提升了杆塔抗风承载力。建立了配网台风灾害多因子损失预测模型，突破了强台风区域内配网杆塔定量损失评估的难题。发明了配网防风不停电快速打拉线装置及适用于多方向荷载的弃线保杆装置，拉线抢装时间缩短 90%，弃线保杆动作误差小于 5%，大幅减少配网因台风倒断杆事故； 构建了主配网设备台风监测与灾害防治体系，研发了电网台风灾害决策支持系统，实现了台风监测、灾害损失评估和防治辅助决策，有效支撑电网台风应急指挥。 项目获授权专利 31 项（包括美国专利 1 项，发明 16 项，实用新型 14 项），发表论文 60 篇（其中 SCI 24 篇、EI 21 篇、中文核心 11 篇），主编企标 1 项，参编行标 1 项；授权软件著作权 11 项。经专家组鉴定，成果达国际领先水平。

4月18日，在±800千伏白鹤滩—浙江特高压直流输电工程渝1标段输电线路组塔施工现场，组塔作业人员应用悬浮抱杆工作状态智能化监测系统，实时监测抱杆杆体轴心压力、倾角、拉线与承托绳拉力、起升载荷及风速、温湿度等参数，保障作业安全。悬浮抱杆工作状态智能化监测系统由中国电力科学研究院有限公司施工技术研究室开发。

浙江是我国重要沿海省份，为减少台风灾害引起的损失，对电力系统的风险区域划分尤为重要。首先从登陆点分布、路径特征、时间特征、风速特征及降水特征等方面，利用历史数据总结分析浙江沿海地区台风气象特征。其次，对浙江电力系统进行台风灾害特征分析，得到输电系统故障点分布、变电系统与台风登陆点距离关系、配电系统停电用户占比分布等。最后，采用浙江台风气象及电力系统历史数据绘制台风灾害风险区域图，特别是对倒塔高风险区、风偏高风险区及地质灾害高风险区进行了详细划分。分析结果可为各级电网应对台风灾害的风险评估与处置提供支持。

针对新能源大规模并网下，因系统惯量低、调频备用不足导致的系统运行安全问题，提出了考虑风机惯量支撑及有功备用的新能源电力系统优化调度模型。首先，建立实时风速下风机参与系统惯量支撑响应的风机惯量模型及风机降载出力的有功备用模型；然后，构建了两阶段随机鲁棒优化调度模型，以总运行成本最小为目标，采用列与约束生成算法求解两阶段模型；最后，以改进的IEEE-RTS 24节点系统为算例进行分析，结果表明，所提优化调度模型的总成本较低且弃风弃光量较少。

针对风电场集电线上复杂电源密集接入使得现有定位方法应用困难的问题，提出一种基于双层负序差值与负序测距的风电场集电线故障定位方案。首先，深入分析风机故障电流特性，从负序分量出发实现风机建模，同时计及风电场结构特点对其负序网络实施等效。然后，引入故障模拟策略，通过负序电压差值表征模拟故障与实际故障的差异以识别故障区域第一节点，进一步探究从实际故障场景到特定模拟故障场景的负序电压变化趋势，并定义负序电压比消除故障点电流影响，由此提出负序电压比差值判据以实现故障区域第二节点识别。最后，针对故障区域利用双端负序量推导测距公式确定故障位置。PSCAD/EMTDC验证表明，所提方案能够以较少测点计及含线路分支集电线的适用性准确定位集电线各类不对称故障，且定位效果不受故障位置、过渡电阻、风机、风速分布及相量不同步等因素影响。

南方电网公司管辖范围内，广东、海南、广西濒临南海，迎风面海岸线超过 2000 公里，常年遭受太平洋和南海台风的侵袭，台风气候近几年越发频繁，仅 2003 年～2017 年 15 年间，登陆南方电网区域的台风就有 58 个（含热带风暴），平均每年约有 3.87 个。其中，强台风 10 个，超强台风 2个，平均每年约有 1.5 个达到 12 级以上。电力系统供电设施一旦因台风遭受重大损失，将严重影响正常供电，给许多重要行业带来连锁性、摧毁性的风险和损失，甚至有可能进一步导致社会性灾难。台风灾害后电力抢修迫在眉睫，由于抢修环境比正常抢修恶劣，抢修工程具有难度大、工期紧、任务重的特点，电网公司不得不投入大量的人力、物力和财力。例如，2014 年超强台风“威马逊”导致南方电网区域 21 个地市不同程度受灾，共有 532.7 万用户供电受到影响，海口、文昌的负荷最大损失率超过了 95%，湛江、钦州、北海负荷损失率超过了 70%，直接经济损失超过 13 亿元，抢修物资总费用达 2.8 亿元。 近年来，南方电网公司按照需求分析、编制标准、推广试用、总结经验、反复修编的方式，以《20kV 及以下电网装备技术导则》作为纲领，《设计基本风速分布图》作为指导，《配电线路防风设计技术规范》作为设计要求，《配电线路防风工作导则》和《配电设施防风加固技术措施》等作为策略，《环型混凝土电杆技术规范》等技术规范书作为电网建设物资要求，建立了包含 9 项系列标准的配电网防风技术标准体系，供下属各单位在实施电网防风工作的过程中参考。该技术标准体系首次系统提出了配电网防风加固原则、加固技术措施、防风设计标准，规范了线路杆塔防风技术参数，涵盖了配电网建设、运维、改造、抢修等各方面内容，全面覆盖了配电网资产全生命周期管理所有环节。 依托南方电网配电网防风抗灾系列标准，广东电网、海南电网、广西电网等沿海地区电网的新建线路严格执行防风设计规范，并按照加固原则对在运的线路进行防风加固，配电线路设备抵御台风灾害的能力逐年提升，遭受台风时的受损程度得以大大下降，同时减少了抢修工程量以及复电所需时间，有效降低了台风灾害对正常生活和生产造成的影响，产生了极大的社会经济效益，对日益受到重视的电力行业防风抗灾工作起到了积极的推动作用，该标准体系所确立的基本原则和主要方法，适用于台风频发的沿海地区电网，可推广至南方电网范围以外的其他沿海地区供电企业的防风抗灾工作中。

台风会对配电网系统造成严重影响，制定架空线路的防风加固规划方案至关重要。为提高配电网抵御自然灾害的韧性，提出一种计及台风灾害全过程模拟的配电网差异化加固规划韧性提升方法，通过模拟台风登陆至消亡时刻全过程实时风况信息，对各线路实施差异化加固。首先，利用狄利克雷过程混合模型(dirichlet process mixture model, DPMM)聚类算法提取典型台风登陆场景，结合风暴轨迹模型和Batts风场模型模拟实时台风移动路径和台风风场，计算配电网线路实时故障概率。然后，结合台风场景模拟结果和不同设计风速标准下的差异化的架空线路故障率，建立以多等级线路加固年投资成本、台风过境过程中失负荷成本、停电损失和维修成本最小为目标的双层随机规划模型，并利用Benders分解算法进行求解。最后，以改进IEEE33节点系统为例，对所提方法有效性进行了验证。

强对流天气下输电线路易发生雷击、风偏、雨闪等故障，威胁电网安全运行。为了克服现有短临预报尚不能完全满足输电线路风险预警对精细化气象预报的需求问题，文中利用气象雷达拼图、风速和降雨量同化数据以及电网雷电定位数据，构建了基于深度学习的强对流风雨雷短临预报模型，用于开展输电线路风险预警。首先，将气象雷达拼图及其时序外推数据作为输入，将同化后的风速、降雨和落雷密度、雷电流强度作为输出，构建基于长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络的强对流气象要素预报模型。然后，结合模型输出的风雨雷预报结果，评估输电走廊网格内风偏、雷击和断线倒塔故障风险大小，综合计算输电线路的故障概率，进行风险预警。最后，展示了所提模型对2023年9月某省的强对流天气过程进行成功预警的案例，表明了所提方法能够提高强对流天气下输电线路风险预警能力。

风电的大规模渗透一定程度上降低了电力系统的调频能力，储能作为一种相对成熟、行之有效的技术手段，被广泛用于电网调频。为此，研究了储能系统在虚拟同步机控制下参与电网调频的响应过程及优化配置。 方法 基于DIgSILENT/PowerFactory仿真软件搭建储能控制模型与电力系统，对系统投入储能前后的频率响应特性进行分析。进一步，考虑风电机组在不同出力模式下的备用容量，通过风速区间的划分与风电机组功率预留系数的确定，优化储能系统的配置结果，实现储能系统调频系数的自适应调整。 结果 储能的投入能够有效改善系统频率响应、减少弃风。通过合理预留风电机组自身调频容量，储能系统可以为电网提供可靠的功率支撑。 结论 基于风机风速与输出功率的储能系统调频系数自适应调整方法，能够在满足系统调频需求的同时有效减小储能系统的超调量和输出功率，延长储能工作时间。