微网及含微网配电系统的可靠性研究

为了提高配电系统供电可靠性和促进可再生能源高效利用，分布式发电微网技术受到越来越多的重视。微网在配电系统中的应用日益广泛，但相应的可靠性分析方法尚不完善。论文针对微网可靠性分析指标与方法、含高密度分布式电源的配电系统可靠性评估、以及含微网的配电系统可靠性规划开展了研究。主要工作如下： 结合微网结构与运行的特点，定义了一系列用于评价微网可靠性与经济性的新指标。这些指标从微网孤岛运行充裕度、微网内分布式电源特征、微网与配电系统的关系等几方面反映微网的可靠性；从微网发电成本、微网同配电系统能量交换状况、微网整体收益状况等几方面衡量微网的经济性。所提指标可为微网的性能评价与规划决策提供科学依据。 建立了微网公共耦合点（PCC）的等效发电机模型，并基于该模型提出了微网可靠性评估的两阶段序贯蒙特卡罗模拟法。该方法利用PCC等效发电机模型将配电系统与微网的可靠性分析过程在微网PCC处解耦，既能反映配电系统中的随机故障和孤岛转换过程对微网可靠性的影响，又能通过小步长的仿真给出微网运行的更为详细的信息。 提出了光伏接入可靠性的概念及相应的指标，可以定量分析配电系统保证光伏可靠接入并使其发电得到充分利用的能力。基于历史数据，利用统计方法建立了能够反映光伏出力与负荷水平在时间上对应关系的概率解析模型，并结合该模型分别分析了光伏高密度接入时电压约束与系统故障对用户负荷与光伏接入可靠性的影响。建立了系统电压越限时的切光伏优化模型，可以在最大程度保证光伏发电就地消纳的基础上实现系统切光伏总量最小。 提出了含多微网配电系统的可靠性分析方法，该方法基于分块最小割集算法，可以有效处理微网多层解列运行结构对系统可靠性评估过程的影响。提出了反映配电系统的供电能力与负荷多样化可靠性需求契合程度的可靠性偏移度指标，并以该指标最优为目标建立了配电系统中静态开关与微型燃气轮机的优化配置模型，实现在有限的投入下，通过形成合理的微网来最大程度满足各类负荷对可靠性的不同需求。提出了基于疫苗库进化的改进免疫遗传算法对上述组合优化问题进行求解，该算法通过种群与疫苗库的双重进化机制有效保证了算法的全局搜索能力与局部开发能力。