青年人才成长故事——赵昱宣:电力系统韧性与恢复问题研究
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青年人才成长故事——赵昱宣:电力系统韧性与恢复问题研究

2023-01-10

  我是赵昱宣,2020年进入清华大学电机系从事博士后研究,2020年博士毕业于浙江大学,2013年本科毕业于东北电力大学。2013至2015年期间在企业工作;2018至2019年期间获国家留学基金委(CSC)资助,赴美国田纳西大学诺克斯维尔分校交流一年。我的研究方向主要为韧性电网、经济调度等,主持国家自然科学基金青年科学基金项目1项、博士后科学基金1项;参与多项纵向、横向科研项目;发表SCI期刊论文14篇,其中第一/通讯作者7篇;发表EI会议/论文4篇。现为中国电工技术学会高级会员、中国电机工程学会会员、IEEE 会员、IEEE PES中国区电力系统动态技术委员会”电力系统恢复技术分委会”常务理事。

  极端自然灾害具有很强的破坏性,由其导致的电网大停电事故频繁发生,造成严重的后果和巨大的经济损失。例如,2021年,极端暴风雪灾害导致美国德州发生大停电事故;2008年,我国南方发生由极端冰雪灾害导致的大停电事故。为提高电力系统在极端事件下的电网韧性、减少停电损失,充分考虑新能源电力系统的特点,我对其韧性与恢复问题开展了深入研究。

  

  图1 基于新能源电力系统的多能源耦合为恢复提供了新的途径

  针对包含风力发电和光伏发电的新能源电力系统,我充分考虑风、光电源特点,提出了新能源电力系统灾害预防的核心骨干网架优化方法及关键线路识别方法。所提出的关键线路识别方法能够保障高比例新能源电力系统在极端事件下具有较高的负荷供电水平及网络连通性水平,并且克服了传统方法在识别关键线路时必须指定线路数目的问题。相关成果以第一作者发表于《IET Generation Transmission & Distribution》及《电网技术》。

  大停电后,需利用黑启动机组向非黑启动机组传输功率,逐步恢复输电网架和负荷。针对微网等具有不确定性的灵活性电源做黑启动机组的场景,我提出了利用模型预测控制技术降低不确定性的影响,实现恢复策略动态滚动更新,并构建了非黑启动机组恢复顺序优化的混合整数线性模型。研究成果缓解了微网等灵活性资源出力预测精确度对黑启动优化的影响问题,实现了黑启动电源类型的多元化,为无黑启动电源或黑启动电源不可用情况下的输电网恢复提供了新手段。相关成果以第一作者发表于《IEEE Transactions on Power Systems》。

  近年来,氢能在智慧交通、智能电网和能源互联网等领域的应用越来越广泛。未来区域电网中将不可避免的包含供氢站、氢能负荷和氢燃料电池汽车等氢能基础设施。在极端灾害条件下,这些氢能设施为区域电网的韧性提升与恢复提供了新的思路和手段。为解决氢能耦合电网韧性提升中的关键科学问题,我以氢、电耦合主动配电网的韧性提升与协同自愈为主要研究内容,主持国家自然科学基金青年科学基金项目1项。目前,已有相关成果以第一作者发表于《IEEE Transactions on Power Systems》。

  

  图2 含多微网的氢能耦合主动配电网(H2ADN)协同自愈示意图

  当前,我国确立了构建新型电力系统的目标,以及实现碳达峰、碳中和的目标,电力能源系统正面临深刻变革,电力系统韧性问题呈现出一些新的特征,如高比例新能源、交直流混联、灵活性资源丰富等。面对日益复杂多样的电网运行环境,以及构建新型电力系统、实现“双碳“目标、二十大关于“坚决守住能源安全底线”等新形势的要求,我将基于我国新型电力系统的特点,继续开展韧性与恢复问题研究,为提升我国电力能源系统的安全性与经济性贡献力量。

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