微電網的可靠性探討

2013-11-12 10:17:07 北極星電力網　點擊量：評論 (0)

摘要：微電網是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，針對微電網自身可靠性水平及微電網接入配電系統后對系統可靠性影響等問題，本文對含微電網的配電系統可靠性評估、微電網的可靠性評估需要解決的主要

摘要：微電網是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，針對微電網自身可靠性水平及微電網接入配電系統后對系統可靠性影響等問題，本文對含微電網的配電系統可靠性評估、微電網的可靠性評估需要解決的主要問題進行了研究，提出：對含有分布式電源的配電系統進行可靠性評估，需建立各種類型的分布式電源可靠性評估模型;微電網孤島運行中還需考慮微電源功率捕捉技術、控制技術、運行狀態的平滑過渡、電源出力隨機性等因素;隨著微電網以及智能配電網技術的發展，信息的實時采集將更加容易，負荷建模將產生新的變化;微電網可靠性評估在現有研究基礎上，需進一步對微電網可靠性評價指標體系、微電網的運行方式、運行特性對配電系統可靠性的影響機理、分布式發電和儲能裝置運行特性的可靠性建模、多電源配電系統可靠性評估的精確高效模型和算法進行深入研究。

1 引言

微電網(Micro-grid，microgrid)，也稱微網，是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可與外部電網并網運行，也可以孤立運行。

微電網是相對傳統大電網的一個概念。美國、歐洲等國家和地區對微電網的定義也不盡相同。1)美國對微電網的定義：微電網是一種由負荷和微電源共同組成的系統，其內部電源主要由電力電子器件負責能量的轉換，并提供必要的控制;當微電網與主網因為故障突然解列時，微電網還能夠維持對自身內部的電能供應，直到故障排除。2)歐洲對微電網的定義：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、電三聯供;配有儲能裝置，使用電力電子裝置進行能量調節。

微電網各元件技術參數及經濟性尚處研究試驗階段，是新型電力系統研究的重要內容。其綜合了分布式發電、新型電力電子、儲能和可再生能源等技術，其主要組成部分包括微電源(分布式電源)、儲能裝置、負荷和中心控制系統等，具有自治、穩定、兼容、靈活的特點。微電網有并網和自治兩種運行方式，并網運行時可由外部電網和內部分布式電源聯合向負荷供電，當外部電網出現故障或存在電能質量問題時，可由微電網中心控制系統控制微電網與主網斷開實現自治運行，即僅由內部分布式電源給負荷供電，當故障解除后，微電網重新恢復并網運行。

然而，微電網自身的可靠性水平及微電網接入配電系統后對系統可靠性影響等問題，已引起電力科研工作者的密切關注，但進入實質研究階段的卻不多，尤其是關于微電網自身的可靠性評估的研究，目前在國內外還很鮮見。本文對含微電網的配電系統可靠性評估進行了探索，下面對此作簡要介紹。

2 含微電網的新型配電系統可靠性評估

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

1)分布式電源的可靠性評估模型

與傳統電源相比，分布式發電具有一次能源多樣性、接入位置和運行方式靈活、電源出力特性不同等特征，且風電、光伏等主要分布式電源具有明顯的間歇性、隨機性等特點。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進行可靠性評估的首要問題。

針對風電、光伏等間歇、隨機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電源進行處理，建立分布式電源的多狀態概率模型。實際風電機組、光伏電池的出力隨風速、日照強度等因素實時變化，幅值從零到額定值之間不斷隨機變化。通過多狀態概率模型將出力連續變化的風電機組等效為離散的多狀態發電機模型，以便于利用模擬法或解析法計算系統可靠性指標。

同樣地，可應用該思想可建立計及控制策略的儲能設備可靠性模型。

2)分布式電源孤島劃分

當主網發生故障或者安全穩定運行需要