含分布式电源的配电系统可靠性评估方法研究

凭借运行方式灵活、环境友好等特点，越来越多的分布式电源被接入到配电网中，这在对配电系统的结构和运行产生一系列影响的同时，也将改变原有的配电系统可靠性评估的理论与方法。由于用户可以同时从传统电源和分布式电源两方面获取电能，配电系统的故障模式影响分析过程将发生根本性改变，需要考虑系统的孤岛运行。此外，风机、光伏等可再生分布式电源出力波动性以及储能装置运行特性的影响更加剧了问题的复杂性。 本文在传统配电系统可靠性评估方法的基础上，结合分布式电源特点，提出了三类适用于不同场景的含分布式电源的配电系统可靠性评估的蒙特卡洛模拟方法，可以从不同的角度对系统的可靠性进行定量评估。论文具体工作如下： 1．提出了基于馈线区和网络编码的传统配电系统可靠性评估的蒙特卡洛模拟法。将配电网元件编码与馈线区概念相结合，简化了复杂配电系统的故障模式影响分析过程，能够快速自动地形成系统的故障模式影响分析表。该方法可以计及馈线、配变、断路器、熔断器、隔离开关、母线等各类元件的故障，且同时适用于全部失去连通性（TLOC）准则和部分失去连通性（PLOC）准则。 2．从考虑功率平衡的发电系统可靠性评估的角度出发，提出了含风机、光伏和铅酸蓄电池的分布式发电系统序贯蒙特卡洛可靠性评估方法，用以计算反映系统总体充裕度的发电类可靠性指标。建立了风机出力、光伏出力、蓄电池荷电状态变化的时序模拟模型以及蓄电池的充放电策略模型。综合分析了上级电源容量、分布式电源容量、蓄电池容量以及蓄电池充放电策略对系统可靠性的影响。 3．提出了一种分布式电源低渗透率情形下配电系统可靠性评估的准序贯蒙特卡洛模拟方法，用以计算与用户相关的配电类可靠性指标。应用馈线区的概念，研究了分布式电源接入后配电系统的故障模式影响分析过程，对系统中的孤岛进行了分类，并采用启发式的负荷削减方法维持孤岛内的电力平衡。在上级电源容量充足的前提下，该方法对系统中非电源元件的状态进行序贯抽样，而对风机、光伏、蓄电池组等分布式电源的状态进行非序贯抽样，可以在确保一定计算精度的同时提高模拟速度。 4．将分布式发电系统可靠性评估方法与低渗透率分布式电源配电系统可靠性评估方法相结合并改进，提出了一种基于系统状态转移抽样的序贯蒙特卡洛可靠性模拟方法，可以同时计算系统的发电和配电两类可靠性指标。将系统的状态空间集合分为发电系统状态和配电系统状态两部分，当抽样到系统内存在处于故障状态的非电源元件时，调用配电系统模拟过程，而当抽样到所有非电源元件均处于正常状态时，则调用发电系统模拟过程。该方法能够计及系统上级电源的容量约束，适用于分布式电源高渗透率下的可靠性评估，评估结果更为精确和全面。