微電網(wǎng)的可靠性探討

2013-11-12 10:17:07 北極星電力網(wǎng)　點(diǎn)擊量：評論 (0)

摘要：微電網(wǎng)是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，針對微電網(wǎng)自身可靠性水平及微電網(wǎng)接入配電系統(tǒng)后對系統(tǒng)可靠性影響等問題，本文對含微電網(wǎng)的配電系統(tǒng)可靠性評估、微電網(wǎng)的可靠性評估需要解決的主要問題進(jìn)行了研究，提出：對含有分布式電源的配電系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評估，需建立各種類型的分布式電源可靠性評估模型;微電網(wǎng)孤島運(yùn)行中還需考慮微電源功率捕捉技術(shù)、控制技術(shù)、運(yùn)行狀態(tài)的平滑過渡、電源出力隨機(jī)性等因素;隨著微電網(wǎng)以及智能配電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，信息的實(shí)時(shí)采集將更加容易，負(fù)荷建模將產(chǎn)生新的變化;微電網(wǎng)可靠性評估在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，需進(jìn)一步對微電網(wǎng)可靠性評價(jià)指標(biāo)體系、微電網(wǎng)的運(yùn)行方式、運(yùn)行特性對配電系統(tǒng)可靠性的影響機(jī)理、分布式發(fā)電和儲能裝置運(yùn)行特性的可靠性建模、多電源配電系統(tǒng)可靠性評估的精確高效模型和算法進(jìn)行深入研究。

1 引言

微電網(wǎng)(Micro-grid，microgrid)，也稱微網(wǎng)，是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。

微電網(wǎng)是相對傳統(tǒng)大電網(wǎng)的一個(gè)概念。美國、歐洲等國家和地區(qū)對微電網(wǎng)的定義也不盡相同。1)美國對微電網(wǎng)的定義：微電網(wǎng)是一種由負(fù)荷和微電源共同組成的系統(tǒng)，其內(nèi)部電源主要由電力電子器件負(fù)責(zé)能量的轉(zhuǎn)換，并提供必要的控制;當(dāng)微電網(wǎng)與主網(wǎng)因?yàn)楣收贤蝗唤饬袝r(shí)，微電網(wǎng)還能夠維持對自身內(nèi)部的電能供應(yīng)，直到故障排除。2)歐洲對微電網(wǎng)的定義：利用一次能源，使用微型電源，分為不可控、部分可控和全控三種，并可冷、熱、電三聯(lián)供;配有儲能裝置，使用電力電子裝置進(jìn)行能量調(diào)節(jié)。

微電網(wǎng)各元件技術(shù)參數(shù)及經(jīng)濟(jì)性尚處研究試驗(yàn)階段，是新型電力系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容。其綜合了分布式發(fā)電、新型電力電子、儲能和可再生能源等技術(shù)，其主要組成部分包括微電源(分布式電源)、儲能裝置、負(fù)荷和中心控制系統(tǒng)等，具有自治、穩(wěn)定、兼容、靈活的特點(diǎn)。微電網(wǎng)有并網(wǎng)和自治兩種運(yùn)行方式，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可由外部電網(wǎng)和內(nèi)部分布式電源聯(lián)合向負(fù)荷供電，當(dāng)外部電網(wǎng)出現(xiàn)故障或存在電能質(zhì)量問題時(shí)，可由微電網(wǎng)中心控制系統(tǒng)控制微電網(wǎng)與主網(wǎng)斷開實(shí)現(xiàn)自治運(yùn)行，即僅由內(nèi)部分布式電源給負(fù)荷供電，當(dāng)故障解除后，微電網(wǎng)重新恢復(fù)并網(wǎng)運(yùn)行。

然而，微電網(wǎng)自身的可靠性水平及微電網(wǎng)接入配電系統(tǒng)后對系統(tǒng)可靠性影響等問題，已引起電力科研工作者的密切關(guān)注，但進(jìn)入實(shí)質(zhì)研究階段的卻不多，尤其是關(guān)于微電網(wǎng)自身的可靠性評估的研究，目前在國內(nèi)外還很鮮見。本文對含微電網(wǎng)的配電系統(tǒng)可靠性評估進(jìn)行了探索，下面對此作簡要介紹。

2 含微電網(wǎng)的新型配電系統(tǒng)可靠性評估

隨著微電網(wǎng)的接入，傳統(tǒng)的單電源輻射狀配電網(wǎng)變成了一個(gè)遍布電源和負(fù)荷的多電源新型配電網(wǎng)，改變了配電網(wǎng)輻射狀的結(jié)構(gòu)，增加了配電網(wǎng)潮流的不確定性。同時(shí)，微電網(wǎng)中分布式電源的輸出功率具有隨機(jī)性和間歇性。這些問題對系統(tǒng)的運(yùn)行和控制產(chǎn)生了一系列的影響，也給含微電網(wǎng)的配電系統(tǒng)可靠性評估帶來巨大的挑戰(zhàn)。因此，配電系統(tǒng)可靠性的評估理論與方法也將隨之產(chǎn)生變革。本文對含微電網(wǎng)的配電系統(tǒng)可靠性評估研究如下：

1)分布式電源的可靠性評估模型

與傳統(tǒng)電源相比，分布式發(fā)電具有一次能源多樣性、接入位置和運(yùn)行方式靈活、電源出力特性不同等特征，且風(fēng)電、光伏等主要分布式電源具有明顯的間歇性、隨機(jī)性等特點(diǎn)。因此，各類型分布式電源的建模是對含分布式電源的配電系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評估的首要問題。

針對風(fēng)電、光伏等間歇、隨機(jī)性分布式電源建模的研究較多。常用方法是將分布式電源等效為常規(guī)電源進(jìn)行處理，建立分布式電源的多狀態(tài)概率模型。實(shí)際風(fēng)電機(jī)組、光伏電池的出力隨風(fēng)速、日照強(qiáng)度等因素實(shí)時(shí)變化，幅值從零到額定值之間不斷隨機(jī)變化。通過多狀態(tài)概率模型將出力連續(xù)變化的風(fēng)電機(jī)組等效為離散的多狀態(tài)發(fā)電機(jī)模型，以便于利用模擬法或解析法計(jì)算系統(tǒng)可靠性指標(biāo)。

同樣地，可應(yīng)用該思想可建立計(jì)及控制策略的儲能設(shè)備可靠性模型。

2)分布式電源孤島劃分

當(dāng)主網(wǎng)發(fā)生故障或者安全穩(wěn)定運(yùn)行需要

責(zé)任編輯：和碩涵

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