构建灾害风险图谱提高电力系统安全调度能力
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Disaster Risk Mapping for Improving Power System Security Dispatch
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责任编辑: 孙伟
收稿日期: 2023-10-23 修回日期: 2023-12-29 接受日期: 2024-01-17
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Received: 2023-10-23 Revised: 2023-12-29 Accepted: 2024-01-17
作者简介 About authors
解大(1969—),教授,博士生导师,主要研究方向为电力系统、能源互联网、新能源系统分析等;E-mail:
严重的地质灾害会导致大停电事故,从而影响电网的安全稳定运行.针对地质灾害对电网的影响,提出一种基于灾害风险图谱的电力系统安全调度策略.首先,构建多种灾害影响因子的灾害风险图谱,并将该图谱与输电线路的地理位置相结合,得到输电线路的危险情况;然后,建立电力系统运行风险模型,通过风险综合指标对电力系统的风险情况进行量化分析;最后,以新英格兰地区为例,采用粒子群算法构建发电机和灵活性资源的调节策略,并验证其有效性和可行性.结果表明,所提电力系统安全调度策略可以有效减少包括电力系统越限/重载风险在内的风险综合指标值,增强电网运行的安全性和稳定性.
关键词:
Severe geological disasters can lead to major power outages, posing serious threats to the safe and stable operation of power grids. To address the impact of geologic disasters on power grids, a power system security scheduling strategy based on disaster risk mapping is proposed. First, a disaster risk mapping strategy is constructed based on a variety of disaster impact factors, and the hazardous situation of the transmission line is obtained by overlaying this map with the geographic location of the transmission line. Then, a power system operation risk model is established to quantitatively analyze the risk of the system using composite risk indexes. Finally, a particle swarm algorithm is used to construct the regulation strategy of generators and flexibility resources using the New England power system as a case study to validate the effectiveness and feasibility of the strategy. The results show that the proposed power system security scheduling strategy can effectively reduce the comprehensive risk indicators, including the risk of power system overrun/heavy load, enhancing the security and stability of power grid operations.
Keywords:
本文引用格式
解大, 李子怡, 田洲, 王凯.
XIE Da, LI Ziyi, TIAN Zhou, WANG Kai.
目前,关于地质灾害对电网运行产生影响的研究较少,主要因为这方面的研究涉及到地理、气象和电力系统等多领域的交叉融合,需要多学科学者的合作.目前已有的一些研究主要聚焦于灾害的诱发因素和灾害风险图谱的构建,研究成果多用于地质方面的分析与灾害评估.文献[10]中采用空间统计方法分析人类活动和自然地理环境对突发地质灾害的影响.文献[11]中根据福建山区地质灾害,选取影响地质灾害的8个指标构建评价指标体系,基于信息量法构建地质灾害风险图谱.文献[12]中基于地理信息系统(GIS)和信息量法,以坡度、坡向、海拔、坡形、断层和岩性为评价因子,基于地质统计分析计算不同评价因子中灾害的信息量值.文献[13]中利用地理信息系统和logistic回归模型对滑坡进行风险分析,建立地形图、土壤类型、森林覆盖、地质和土地覆盖的空间数据库.文献[14]中根据桂林洪涝灾害将降雨作为诱发灾害的主要因素,采用熵权重法和层次分析法评估灾害风险.
关于自然灾害对电网运行产生的影响,目前主要从灾害风险评估和优化调度两方面进行研究,但尚未从风险图谱的角度开展量化分析.文献[15]中提出一种风险评估与优化调度方法,通过等分散蒙特卡洛法对风险水平进行准确评估,建立电力系统多阶段协调控制模型.文献[16]中分析地震灾害对电力系统的影响,提出配电网的韧性评估指标以及灾后韧性提升策略.文献[17]中通过自然灾害下的故障概率评估、故障后果评价以及基于回溯算法生成高风险故障集,对电力系统预想故障进行安全稳定性分析.文献[18]中通过分析故障概率和故障特征设定故障集,将确定性场景的3道防线控制措施用于动态故障场景的风险分析.文献[19]中研究了灵活性资源对输电线路的布局,通过使用灵活性资源对电网运行进行优化.文献[20-21]中分析多种灵活性资源,在考虑多类型灵活性资源的基础上,开展电网优化调度的研究.文献[22-23]中将电动汽车作为灵活性资源,基于电动汽车对电网的充放电行为,研究其对电力系统的优化调度策略,从而增强电网的稳定性.
灾害具有发生地点和时间不确定的特点,因此有必要对在全区域发生的灾害风险进行研究,并量化评估全区域灾害风险对电力系统运行的影响.本文提出一种基于灾害风险图谱的电力系统安全调度策略,针对地质灾害对电网产生的影响,将具有预测性、针对性和实时性的灾害风险图谱与输电线路相结合,对电网潮流安全调度提出针对性的方案.主要贡献包括:
①基于地质灾害的影响因子和降水预测数据,绘制相关地质灾害风险图谱,结合地质灾害风险图谱与输电线路地理位置,预测输电线路的风险情况;②根据地质灾害风险图谱提出一种调节发电机和灵活性资源的电力系统安全调度策略,该策略具有预测性、针对性和实时性.
1 风险图谱的构建
1.1 评价指标
引发研究区地质灾害的因素可以分为内因和外因两种.将降水作为外部因素,将高程(DEM)、坡向、坡度、道路、河流、土壤类型和归一化植被指数(NDVI)7个影响因子作为内部因素进行分析[24].
(1) 高程指地表相对于参照水平面的海拔高度,在地质灾害研究中高程可以用来分析地形的起伏情况.地形高程的变化对于土壤侵蚀、河流侵蚀等地质灾害具有重要影响.将高程数据分为[0,60)、[60,120)、[120,180)、[180,240)、[240,300)、[300,360)、[360,420)、[420,480)、[480,∞) m 共9类.
(2) 坡向指地表的斜坡方向,地貌的坡向可以影响水分的分布和流动,进而影响地表的稳定性和地质灾害的发生,不同坡向的地区可能存在不同类型的地质灾害风险.将坡向分为平面、北、东北、东、东南、南、西南、西和西北9类.
(3) 坡度指地表的倾斜度,通常地表稳定性以及地质灾害风险与坡度成正比.将坡度分为[0°,4°)、[4°,8°)、[8°,12°)、[12°,16°)、[16°,20°)、[20°,∞)共6类.
(4) 道路的建设可能破坏地表的稳定性,导致滑坡、塌方等灾害的发生.将与道路之间的距离分为[0,0.5)、[0.5,1)、[1,1.5)、[1.5,2)、[2,∞) km 共5类.
(5) 河流的存在和水流路径对地质灾害有着重要影响,河流的冲刷能力、洪水频率等因素可能与地质灾害之间存在关联.将与河流的距离分为[0,0.4)、[0.4,1)、[1,2)、[2,∞) km共 4类.
(6) 不同类型的土壤具有不同的物理和力学特性,对地质灾害风险的影响显著.新英格兰地区土壤类型主要分为饱和锥形土Be、不饱和锥形土Bd、艳色锥形土Bc、典型淋溶土Lo、典型灰壤Po、薄层灰壤Pl和水体WR.
(7) 归一化植被指数指一种用来反映地表植被状况的指标,植被的分布和健康状况可能对地质灾害的防治起重要作用.将NDVI分为[-0.3,0)、[0,0.1)、[0.1,0.2)、[0.2,0.3)、[0.3,0.5)、[0.5,1)共 6类.
(8) 降水是诱发灾害的外部因素,对地质灾害的发生产生重要影响.将降水分为[0,80)、[80,90)、[90,100)、[100,110)、[110,120)、[120,∞) mm共 6类.
1.2 评价方法
1.2.1 加权信息量法
信息量(information nalue,IV)模型通过对影响因子分级来分析其对地质灾害发生的“贡献率”,并对各影响因子的信息量值进行加权叠加得到综合信息量值I,I值越大表示越有利于地质灾害的发生[25].地质灾害发生的原因复杂,各影响因子在整个过程中所起到的作用大小不一,因此采用加权信息量法对各影响因子赋予不同的权重值,使其最终结果更加精确.公式如下:
式中:Ief为第e个影响因子的第f类别对应的信息量值;Nef为第e个影响因子的第f类别发生地质灾害的个数;Nd为研究区内地质灾害的总个数;Sef为第e个影响因子的第f类别对应研究区的面积;S为研究区的总面积;I为研究区的综合信息量值;Nf为影响因子的个数;We为各影响因子的权重值.
1.2.2 确定性系数法
确定各影响因子权重[26],公式如下:
式中:Pe为地质灾害在影响因子e中发生的条件概率,具体为影响因子e中地质灾害点个数与影响因子e的面积比值;PS为地质灾害在整个研究区中发生的先验概率,表示为整个研究区的地质灾害个数与研究区面积的比值;FC∈[-1, 1],正值表示地质灾害发生的确定性高,较易发生地质灾害,负值表示地质灾害发生的确定性低,不易发生地质灾害,0表示在该影响因子下不确定是否容易发生地质灾害.影响因子的权重值为
式中:FC(e,max)为影响因子e中各类别确定性系数的最大值;FC(e,min)为影响因子e中各类别确定性系数的最小值.
2 电力系统安全调度策略
2.1 电力系统运行风险模型
(1) 越限风险指标.公式如下:
式中:ηps,m为第m个工况下的支路越限风险指标;ηps为综合各种工况的越限风险指标,ηps为非负值,值越大表示越限风险程度越大;Np为越限支路数;Pk,m为第m个工况下第k条越限支路所对应的支路传输有功功率;Pkmax,m为第m个工况下第k条越限支路所对应的支路传输有功功率上限;M为工况总个数;λm为第m个工况的危险系数.
(2) 重载风险指标.公式如下:
式中:ηhs,m为第m个工况下的支路重载风险指标;ηhs为综合各种工况的重载风险指标,ηhs为非负值,值越大表示重载风险程度越大;Nh为重载支路数;Pt,m为第m个工况下第t条重载支路所对应的支路传输有功功率;Ptmax,m为第m个工况下第t条重载支路所对应的支路传输有功功率上限.
(3) 网损指标.公式如下:
式中:L为n条输电线路上的网损值;ηL,m为第m个工况的网损指标;ηL为综合各种工况的网损指标;n为输电线路总数;Ia为第a条输电线路上输送的电流值;Ra为第a条输电线路上的电阻值;Lm和L0分别为第m个工况和正常情况的网损值.
(4) 发电机运行成本指标.公式如下:
式中:Ng为发电机台数;c0,g、c1,g、c2,g为非负常数,取决于对应发电机的发电特性;Pgen,g为发电机发出的有功功率值.
(5) 风险综合指标.公式如下:
式中:w1、w2、w3和w4分别为越限风险指标、重载风险指标、网损指标和发电机运行成本指标对应的权重系数; F值越低表示系统安全稳定性越高.
2.2 约束条件
(1) 系统功率平衡约束
式中:Pi和Qi分别为节点i对应发电机有功出力和无功出力;Ni为节点总数;Gij和Bij分别为支路i、j的电导和电纳;θij为节点i、j的电压相角差.
(2) 节点电压约束
式中:Vi,max、Vi,min分别为节点i的电压上下限.
(3) 发电机出力约束
式中:Pi,min、Pi,max、Qi,min和Qi,max分别为节点i对应的发电机有功出力和无功出力的极值.
(4) 灵活性资源调节量约束
式中:Δpi,max为节点i对应灵活性资源的最大调节量.
(5) 节点负荷约束
式中:pi,1为节点i对应的初始负荷量;pi,2为节点i对应的调节后负荷量.
2.3 基于危险队列的模型求解方法
2.3.1 粒子群算法
粒子群算法是一种优化算法[27],可以用于解决多目标优化问题.与传统的数学规划方法相比,它更适用于复杂的电网系统,可以同时考虑多个优化目标,具有计算复杂度相对较低、简单易实现等优点,此外还具有全局搜索能力和快速收敛性.粒子群算法模拟鸟群集体行为,通过不断调整发电机和灵活性资源的状态来优化电网潮流.设定在D维搜索空间内存在大小为n'的种群,第i'个粒子在空间中的位置和速度向量分别记为xi'=[xi'1xi'2 … xi'D],vi'=[vi'1vi'2 … vi'D],i'=1, 2, …, n'.它到当前迭代次数为止的最好位置称为粒子最优位置,记为pi'=(pi'1, pi'2, …, pi'D),称为pbest,与其相对的个体最佳值为fpbest.群体中所有粒子到目前为止经历过的最好位置称为全局最优位置,记为pg=(pg1, pg2, …, pgD),称为gbest,与其相对的群体最佳值为fgbest.
2.3.2 基于危险队列的发电机出力约束模型
发电机出力约束模型是考虑故障因素下的发电机出力约束.为改善输电线路的越限和重载情况,先根据输电线路的危险队列对发电机发出的有功功率进行约束,再利用粒子群算法进行求解.调节发电机出力的原则为减小整个系统的越限程度.包含两个方面:①减小越限线路的传输功率,以达到减小越限程度或减小越限条数的目的;②在减小线路越限情况的同时可能产生新的线路越限,但是相较于调整前的越限情况有所改善.具体步骤如下.
(1) 构建危险队列.将每条输电线路故障设为一个工况ρa,由于系统中共有n条线路,所以根据灾害风险图谱中输电线路所对应的危险系数,对输电线路发生的故障情况进行排序,得到ρ1、ρ2、…、ρn.
(2) 构建输电线路越限模型.线路故障后输电线路越限情况可以用矩阵表示为
式中:Ama为在工况m下,第a条线路发生越限的情况,其中线路a越限用1表示,不越限用0表示,故障用2表示.
(3) 确定发电机约束模型.将新英格兰10机39节点系统中发电机的有功功率设置为初始值,即Pgen,g=
不同工况下发电机的调整值为
式中:Ωρ为不同工况下发电机最大调整值的集合;Ωρn为在工况ρn下发电机组的调整值集合;
搜寻下一级工况所得的约束解可能与上一级之间没有交集,因此通过确定搜寻次数来解决.搜寻次数的选定分两种:
第1种为按照危险队列搜寻直到无交集结束.该方法尽可能多的选取发电机约束解的交集,表示为
式中:r为工况交集是非空集合的最大工况个数.
第2种为确定搜寻次数(b).寻找在指定搜寻次数内的最优值,有利于分析高危险系数下的发电机出力模式,表示为
(4) 求解发电机出力调节量.通过对发电机出力进行约束可以优化粒子寻优空间,使目标解集具有越限风险值偏小的属性.利用粒子群算法,以发电机约束解为基准值形成寻优空间,使粒子在该寻优空间中寻找目标函数的最优解[28],从而得到发电机最优出力调节量.
3 电力系统安全调度流程
图1
图1
基于灾害风险图谱的电力系统安全调度策略流程图
Fig.1
Flow chart of power system security scheduling strategy based on disaster risk mapping
4 算例分析
4.1 输电线路危险性评估
选取新英格兰地区作为研究区,该地区包含缅因州(ME)、新罕布什尔州(NH)、佛蒙特州(VT)、马萨诸塞州(MA)、康涅狄格州(CT)、罗得岛州(RI).所用数据包括新英格兰地区输电线路、地质灾害、高程、坡向、坡度、道路、河流、土壤、NDVI数据、降水和灵活性资源数据.为验证所提模型的有效性和可行性,采用新英格兰10机39节点系统进行分析[30].
灾害风险图谱的构建步骤为:首先基于ArcGIS软件,通过提取分析-多值提取至点,将历史灾害点与各影响因子图层相结合,利用信息量公式计算出各影响因子各等级所对应的信息量值I;然后根据确定性系数法得到各影响因子的权重系数,通过地图代数-栅格计算器,将各影响因子的信息量栅格进行加权叠加,得到7种内因下的新英格兰地区地质灾害易损性图谱;最后将新英格兰地区地质灾害易损性图谱与2023年8月降水预测数据相结合得到2023年8月新英格兰地区地质灾害风险图谱.根据珊格中的信息量值对地质灾害风险图谱进行分析,将灾害风险图谱划分为极高、高、中、低和极低风险区,占比分别为0.10%、4%、26.66%、58.02%、11.22%.
新英格兰地区灾害风险图谱如图2所示.设坡向、水系、道路、DEM、坡度、NDVI、土壤类型和降水的信息量图谱分别为Iso、Iw、Ir、IDEM、Isg、INDVI、Isoil和Ipre,则地质灾害易损性图谱构建模型为
I1=0.48Iso+0.98Iw+1.01Ir+1.03IDEM+1.07Isg+1.27INDVI+1.63Isoil
图2
地质灾害风险图谱构建模型为
I2=I1+1.22Ipre
灾害风险图谱是由信息量值转化而来,因此将该图谱与输电线路相结合,可以得到各条输电线路所对应的最大信息量值,利用函数拟合将输电线路的最大信息量值[-1.25, 7.26]转化至危险系数[0.2,0.8],可以得到危险系数λ与信息量值I之间的函数关系为
图3
图3
新英格兰10机39节点输电线路危险情况
Fig.3
Transmission line hazards in the New England 10-generator 39-bus system
表1 新英格兰10机39节点部分输电线路危险队列
Tab.1
| 工况 | 线路 | 信息 量值 | 危险 系数 | 极限功率/ MW | 重载功率/ MW |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2—3 | 7.2614 | 0.8309 | 500 | 400 |
| 2 | 1—2 | 6.6164 | 0.7494 | 600 | 480 |
| 3 | 2—25 | 5.0888 | 0.5869 | 500 | 400 |
| 4 | 3—4 | 5.0374 | 0.5821 | 500 | 400 |
| 5 | 4—14 | 5.0144 | 0.5800 | 500 | 400 |
| 6 | 28—29 | 4.7828 | 0.5589 | 600 | 480 |
| 7 | 16—21 | 4.1586 | 0.5058 | 600 | 480 |
| 8 | 22—23 | 4.1586 | 0.5058 | 600 | 480 |
| 9 | 17—18 | 4.0624 | 0.4980 | 600 | 480 |
| 10 | 2—30 | 3.9272 | 0.4874 | 900 | 720 |
4.2 电力系统安全调度策略分析
地质灾害所导致的线路故障会对整个电网潮流产生影响,可能出现输电线路越限或重载现象.在安全调度策略分析中,通过调节发电机和灵活性资源可以有效减小灾害对电网运行的影响,本文所指灵活性资源为新英格兰地区的电动汽车.
电动汽车具备储能能力和可控的充放电特性,可以作为灵活性资源对电网需求进行灵活调度,提高电力系统稳定性.根据新英格兰地区电动汽车夏季峰值需求数据,预测该地区2023—2036年电动汽车夏季峰值需求情况,如图4所示.数据显示,随着电动汽车的发展,其对系统负荷的影响越来越大.因此,通过调配电动汽车,可以有效调节电网潮流,减小因地质灾害导致的电网损失.考虑电动汽车用户意愿度以及电动汽车实际充放电情况,将电动汽车的可调能力设定为60%.采用2026年和2036年数据用于典型场景,将新英格兰地区电动汽车数据作为灵活性资源对电网潮流展开研究.
图4
图4
新英格兰地区电动汽车夏季峰值需求预测
Fig.4
Forecasted summer peak demand for electric vehicles in New England
表2 2026年新英格兰地区电动汽车对部分节点的调节情况
Tab.2
| 节点 | 节点 负荷 | 最大 调节量 | 节点负荷 调节范围 | 节点最 优负荷 | 灵活性资 源调节量 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 97.6 | 9.900 | [87.7, 107.5] | 91.82 | -5.78 |
| 2 | 0 | 9.900 | [-9.9, 9.9] | 8.88 | 8.88 |
| 3 | 322.0 | 9.900 | [312.1, 331.9] | 313.12 | -8.88 |
| 4 | 500.0 | 4.026 | [496.0, 504.0] | 498.32 | -1.68 |
| 5 | 0 | 4.026 | [-4.0, 4.0] | 3.71 | 3.71 |
4.2.1 各场景设置
将46个工况全部发生时所对应的输电线路越限和重载情况作为评估输电线路稳定性的依据.通过调节发电机出力以及灵活性资源对灾害导致的系统越限和重载情况,设置4个场景进行分析.场景1未采取任何措施;场景2在场景1的基础上,利用粒子群算法调节发电机出力,如表3所示;场景3在场景2的基础上,将2026年电动汽车作为灵活性资源对电网潮流进行调节;场景4在场景2的基础上,将2036年电动汽车作为灵活性资源对电网潮流进行调节.
表3 新英格兰10机39节点发电机出力变化
Tab.3
| 发电机序号 | 所接节点 | 优化前有功 | 优化后有功 | 出力调整量 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 30 | 250 | 400 | 150 |
| 2 | 31 | 677.87 | 495.46 | -182.41 |
| 3 | 32 | 650 | 489 | -161 |
| 4 | 33 | 632 | 580 | -52 |
| 5 | 34 | 508 | 585 | 77 |
| 6 | 35 | 650 | 560 | -90 |
| 7 | 36 | 560 | 564 | 4 |
| 8 | 37 | 540 | 410 | -130 |
| 9 | 38 | 830 | 860 | 30 |
| 10 | 39 | 1000 | 1053.25 | 53.25 |
分别将2026年和2036年的电动汽车作为灵活性资源,对电网各个节点进行充放电调节,如图5所示.
图5
图5
新英格兰10机39节点灵活性资源调节量
Fig.5
Flexibility resource adjustment in New England 10-generator 39-bus system
4.2.2 各场景对比分析
线路越限和重载潜在风险为
表4 新英格兰地区不同场景下线路越限和重载对比
Tab.4
| 场景 | 越限条数 | 重载条数 | 前20个工况下 越限条数 | 前20个工况下 重载条数 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 22 | 63 | 6 | 20 |
| 2 | 5 | 44 | 2 | 15 |
| 3 | 5 | 37 | 2 | 14 |
| 4 | 3 | 13 | 1 | 6 |
不同场景下风险综合指标对比分析如表5所示.在计算发电机运行成本指标中,本文取c0,g=0.2,c1,g=0.3,c2,g=0.01.风险综合指标包括系统的越限风险指标、重载风险指标、网损指标和发电机运行成本指标,本文中w1、w2、w3、w4分别取10、2、1、0.000 01.对发电机出力和灵活性资源进行调节后系统的风险综合指标由334.69降到19.31.
表5 新英格兰地区不同场景下的风险综合指标对比
Tab.5
| 场景 | 越限风险 指标 | 重载风险 指标 | 网损 指标 | 发电机运行 成本指标 | 风险 综合指标 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 8.65 | 27.76 | 192.22 | 45077.33 | 334.69 |
| 2 | 2.24 | 20.23 | -0.43 | 41520.72 | 62.85 |
| 3 | 2.19 | 17.25 | -0.53 | 44488.79 | 56.31 |
| 4 | 1.09 | 5.81 | -3.64 | 42735.18 | 19.31 |
由此可见,将具有预测性的灾害风险图谱与输电线路相结合,通过调节发电机和灵活性资源不仅极大降低了高危险线路乃至整个系统的越限和重载风险,而且很大程度上减小了系统的网损指标和发电机运行成本指标,对提高电网安全稳定性具有极大的帮助.
5 结论
提出一种基于灾害风险图谱的电力系统安全调度策略,将灾害风险图谱与电网调度策略相结合,得出如下结论:
(1) 利用ArcGIS对2023年8月新英格兰地区地质灾害风险图谱栅格进行分析,得到该地区位于极高、高、中、低和极低风险区的占比分别为0.10%、4%、26.66%、58.02%、11.22%.
(2) 根据2023年8月新英格兰地区地质灾害风险图谱可以得到该地区线路2—3、线路1—2、线路2—25危险性较高,线路12—11、线路6—31、线路15—16危险性较低.灾害风险图谱中包含降水预测数据,使该图谱具有预测性、针对性和实时性.将灾害风险图谱与输电线路相结合,实时预测输电线路的危险系数,进而对电力系统进行安全调度正是本文的创新之处.
(3) 电力系统的调度策略使电网整体的越限和重载情况有所减少,有助于增强电网的稳定性和抗风险能力.根据灾害风险图谱对电力系统进行安全调度,通过对发电机出力和灵活性资源进行调节,系统的风险综合指标由334.69降到19.31,系统中具有越限潜在风险的输电线路占比由1.06%降到0.14%,具有重载潜在风险的输电线路占比由3.04%降到0.63%.
本文以新英格兰地区为对象提出的基于灾害风险图谱的电力系统安全调度策略具有一定的普遍意义,可以用于我国各个地区和各种灾害类型的相关研究,同时也对输电线路规划具有重要的指导和借鉴作用.
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[C]//
Application of likelihood ratio and logistic regression models to landslide susceptibility mapping using GIS
[J].For landslide susceptibility mapping, this study applied and verified a Bayesian probability model, a likelihood ratio and statistical model, and logistic regression to Janghung, Korea, using a Geographic Information System (GIS). Landslide locations were identified in the study area from interpretation of IRS satellite imagery and field surveys; and a spatial database was constructed from topographic maps, soil type, forest cover, geology and land cover. The factors that influence landslide occurrence, such as slope gradient, slope aspect, and curvature of topography, were calculated from the topographic database. Soil texture, material, drainage, and effective depth were extracted from the soil database, while forest type, diameter, and density were extracted from the forest database. Land cover was classified from Landsat TM satellite imagery using unsupervised classification. The likelihood ratio and logistic regression coefficient were overlaid to determine each factor's rating for landslide susceptibility mapping. Then the landslide susceptibility map was verified and compared with known landslide locations. The logistic regression model had higher prediction accuracy than the likelihood ratio model. The method can be used to reduce hazards associated with landslides and to land cover planning.
GIS-based risk assessment of flood disaster in the Lijiang River Basin
[J].
DOI:10.1038/s41598-023-32829-5
PMID:37061519
[本文引用: 1]
This study is designed to provide a scientific reference for the establishment of rainstorm and flood disaster prevention system in Guilin region and improve the risk assessment of rainstorm and flood disasters. To realize the goal, a flood risk evaluation model is established by weight analysis methods including the entropy weight method and the analytic hierarchy process from 3 aspects, i.e., risk of disaster causing factors, sensitivity of disaster-pregnant environment and vulnerability of disaster bearing body. For the model, the daily precipitation 1980-2020 of 6 representative national meteorological stations in the Lijiang River Basin was used as reference data of disaster causing factors; six indicators, i.e., NDVI, river network density, geological hazard, slope, slope aspect and terrain undulation were selected as the sensitivity of disaster-pregnant environment; NPP, potential of farmland production, and population density were taken as the criteria for determining the vulnerability of disaster bearing capacity. Meanwhile, ArcGIS was used for analysis and calculation to complete the risk assessment of flood disaster in Lijiang River Basin, Guangxi. The results indicate that: (1) the hazard level of flood disaster causing factors in Lijiang River Basin shows a decreasing distribution pattern from north to south, and high-risk areas cover 3108.47 km, accounting for 21.29%; (2) the stability grade of disaster-pregnant environment shows a decreasing trend from the surrounding mountains to the plains, and the low-stability and lower-stability areas are mostly found in the low-lying areas around Lijiang River, with an area of 4218.63 km, accounting for 28.69%; (3) the vulnerability of the disaster bearing body is generally at a low level, and the areas with high level cover 246.96 km, accounting for only 1.69%; (4) under the combined effect of the above factors, the northern part of Guilin City in the Lijiang River Basin has a high risk of flood disaster.© 2023. The Author(s).
计及源网不确定性的风险评估与优化调度
[J].
Risk assessment and optimal dispatching considering source-network uncertainties
[J].
考虑地震攻击交通网影响的配电网韧性评估及提升策略
[J].
DOI:10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.152
[本文引用: 1]
严重的地震灾害不仅会造成配电网大面积停电,还会损坏交通网,阻碍配电网恢复资源的运输,进而减缓配电网恢复.考虑地震攻击交通网的影响,提出地震灾害下配电网的韧性评估方法及韧性提升策略.首先,基于地震动峰值加速度建立反映地震灾害与交通-配电网故障概率关系的地震攻击模型,量化地震灾害对交通-配电网的影响,并生成交通-配电网故障场景.其次,引入配电网抢修队等待道路修复疏通时间,提出配电网韧性评估指标.再次,构建考虑故障线路抢修、道路修复疏通以及应急资源调度的配电网恢复双层优化模型并求解,上层优化模型以最小失电负荷量为目标,下层优化模型以最短配电网抢修队等待道路修复疏通时间为目标.最后,采用12节点交通网与IEEE33节点配电网耦合算例,验证所提韧性指标的可行性以及恢复方法的有效性.结果表明:考虑地震攻击交通网影响的配电网韧性评估指标更准确,所提的恢复策略能有效提升地震灾害下配电网韧性.
Resilience evaluation and enhancement strategy of distribution network considering impact of seismic attack on transportation networks
[J].
自然灾害下高风险多重故障集快速生成方法
[J].
Rapid generation method of high risk multiple fault set under natural disaster
[J].
自然灾害下电网运行风险控制策略探讨
[J].
Discussion of power system operation risk control strategy in natural disasters
[J].
Layout optimization of China’s power transmission lines for renewable power integration considering flexible resources and grid stability
[J].
综合考虑多类型灵活性资源的主动配电网优化调度方法研究
[J].
Research on optimal scheduling method of active distribution network considering multi-type flexible resources
[J].
面向高比例清洁能源消纳的含灵活性资源电力系统规划方案优选
[J].
DOI:10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.269
[本文引用: 1]
高比例清洁能源具有波动性及间歇性等特点,其大规模接入给电力系统灵活性带来巨大挑战.为提升系统可再生能源消纳能力,考虑火电灵活性改造、投建燃气机组和投建储能的多种灵活性资源,建立一种计及多类型灵活性资源功率特性的电力系统规划方案优选模型.通过改进的IEEE 24节点电力系统和12节点天然气互联系统进行仿真分析,验证所提模型的有效性,并从经济性、消纳能力、低碳性等角度对灵活性规划方案进行优选以满足不同的规划需求.
Optimal planning of power systems with flexible resources for high penetrated renewable energy accommodation
[J].
A robust vehicle to grid aggregation framework for electric vehicles charging cost minimization and for smart grid regulation
[J].
考虑电动汽车及负荷聚合商参与的综合能源系统优化调度
[J].
DOI:10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.029
[本文引用: 1]
充分发挥用户侧调节作用可以降低综合能源系统(IES)能源购买成本.需求响应(DR)和电动汽车(EV)作为用户侧的可调度资源,是IES优化调度的重要调节手段.但实际运行过程中,受负荷聚合商(LA)经济激励和EV出行的影响,用户侧DR的不确定性给IES带来的经济影响不容忽略.基于此,提出考虑EV鲁棒随机优化及LA参与的IES优化运行模型,该模型考虑IES从上级网络的购能成本和LA的经济损失成本等.首先构建基于经济激励的响应率模型和EV不确定性模型;然后建立EV鲁棒优化模型,并分析EV出行不确定性的负荷需求.最后利用仿真算例分析用户DR不确定性和EV不确定性对IES运行经济性以及对功率平衡的影响.仿真结果表明:考虑DR和EV的不确定性可优化IES经济运行、减小LA经济损失、降低系统总成本,验证了所提模型的有效性和经济性.
Optimal scheduling of integrated energy system considering integration of electric vehicles and load aggregators
[J].
Comparative evaluation of geological disaster susceptibility using multi-regression methods and spatial accuracy validation
[J].
DOI:10.1007/s11442-017-1386-4
[本文引用: 1]
Geological disasters not only cause economic losses and ecological destruction, but also seriously threaten human survival. Selecting an appropriate method to evaluate susceptibility to geological disasters is an important part of geological disaster research. The aims of this study are to explore the accuracy and reliability of multi-regression methods for geological disaster susceptibility evaluation, including Logistic Regression (LR), Spatial Autoregression (SAR), Geographical Weighted Regression (GWR), and Support Vector Regression (SVR), all of which have been widely discussed in the literature. In this study, we selected Yunnan Province of China as the research site and collected data on typical geological disaster events and the associated hazards that occurred within the study area to construct a corresponding index system for geological disaster assessment. Four methods were used to model and evaluate geological disaster susceptibility. The predictive capabilities of the methods were verified using the receiver operating characteristic (ROC) curve and the success rate curve. Lastly, spatial accuracy validation was introduced to improve the results of the evaluation, which was demonstrated by the spatial receiver operating characteristic (SROC) curve and the spatial success rate (SSR) curve. The results suggest that: 1) these methods are all valid with respect to the SROC and SSR curves, and the spatial accuracy validation method improved their modelling results and accuracy, such that the area under the curve (AUC) values of the ROC curves increased by about 3%-13% and the AUC of the success rate curve values increased by 15%-20%; 2) the evaluation accuracies of LR, SAR, GWR, and SVR were 0.8325, 0.8393, 0.8370 and 0.8539, which proved the four statistical regression methods all have good evaluation capability for geological disaster susceptibility evaluation and the evaluation results of SVR are more reasonable than others; 3) according to the evaluation results of SVR, the central-southern Yunnan Province are the highest susceptibility areas and the lowest susceptibility is mainly located in the central and northern parts of the study area.
青藏高原高山峡谷地貌区地质灾害危险性评价: 以雅江县为例
[J].
Assessment on hazard of geological disasters in alpine and canyon landforms of Qinghai-Tibet Plateau—A case study of Yajiang County
[J].
基于加权信息量的地质灾害易发性评价: 以四川省泸定县为例
[J].
Geologic hazards susceptibility assessment based on weighted information value—A case study in Luding County, Sichuan Province
[J].
Particle swarm optimization
[C]//
基于灵敏度及粒子群算法的输电断面功率越限控制方法对比研究
[J].
Comparative study based on sensitivity and particle swarm optimization algorithm for power flow over-limit control method of transmission section
[J].
ASCPN-A security evaluation system for cyber power networks
[C]//
Identification of critical nodes for cascade faults of grids based on electrical PageRank
[J].
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