[发明专利]一种独立微网供电系统及其供电可靠性评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种独立微网供电系统及其供电可靠性评估方法，特别是涉及一种适用于基于潮流平衡的供电可靠性评估方法。

背景技术

随着能源需求的不断增长，温室效应愈加明显，利用风能、太阳能等的可再生能源发电技术迅速成为当今应对能源和环境危机的重要手段。独立微网供电系统能将多种类型的分布式发电单元组合在一起，有效实现多种能源互补，提高整个系统的能源利用率和供电可靠性。在偏远和海岛地区，独立微网供电系统是解决其供电问题的有效手段之一。

可再生能源往往具有随机性、间歇性的特点。在独立微网供电系统规划设计中，如何在充分利用可再生能源的同时保证系统的供电可靠性是需要关注的关键问题之一。现有规划方法中通常只是将容量不平衡度作为系统的可靠性指标。为进一步考虑设备故障影响，需要在规划设计中加入可靠性评估环节，采用合适的可靠性评估方法评价系统的可靠性水平。

然而，目前独立微网供电系统的可靠性评估方法基本只围绕独立系统中的发电-负荷容量平衡进行可靠性评估，不能满足独立微网的规划设计需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种供电可靠性评估更精准的独立微网供电系统及其供电可靠性评估方法。

随着独立微网供电系统规模的增加，在可靠性评估中还应该考虑网架结构的影响，现有独立微网供电系统供电可靠性评估中，并没有考虑设备故障带来的影响，由于网架结构复杂、负荷节点较多，中压独立微网供电系统在结构上更接近含分布式电源的配电系统。目前已经存在一些针对含分布式电源的配电系统的研究，在考虑系统网架结构的基础上，分析了分布式电源与储能装置接入对配电系统可靠性的影响。但不同的是，含分布式电源的配电系统长期并网运行，而独立微网供电系统却始终处于离网状态，需要完全依靠微网内的电源实现电力平衡。这一特点决定了中压独立微网供电系统的电压问题比配电系统更为突出，由于配电线路中较高的阻性，因此电压同时受有功平衡和无功平衡的双重影响。而在这一点上，现有方法均只考虑系统内的有功平衡，忽略了系统内无功平衡及其带来的电压问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种独立微网供电系统，其特征在于：将独立微网供电系统划分为不同的馈线区域；主控电源采用集中接入方式，经变压器与不同的馈线区域相连；还包括可再生能源发电机和或储能装置，设置在变压器高压侧相连的母线上或设置在馈线区域内部。

还包括自动保护装置，设置在变压器高压侧和馈线区域入口，用于故障时自动切断故障区域与供电系统其它区域的连接。

还包括手动隔离开关，设置在供电系统网架结构的分支上，用于对相应负荷点的切除操作。

一种基于上述独立微网供电系统的供电可靠性评估方法，包括容量不平衡供电可靠性评估，其特征在于：还包括设备故障供电可靠性评估；具体方法步骤为：

一、将独立微网供电系统划分为不同的馈线区域，读取系统内可再生能源发电机组、不可再生能源发电机组和储能装置的电源设备运行参数和故障参数，以及馈线区域的基本潮流信息和故障信息；

二、根据所有电源设备和馈线区域的故障参数，对所述电源设备和馈线区域进行时刻状态抽样，得到所述电源设备和馈线区域的状态变化循环序列；

三、将所述状态变化循环序列与系统的拓扑结构相结合，得到系统在各仿真步长下的正常联通区域；

四、根据所述系统正常连通区域内的可调度电源种类，选择协调运行策略初步判断系统的有功平衡，并记录不可再生能源发电机组的开启台数、储能装置的充放电功率和可再生能源发电机组的过剩功率的有功调度信息；

五、根据所述有功调度信息，利用潮流计算得到系统的有功功率缺额和无功功率缺额；

六、根据所述系统有功功率缺额和无功功率缺额，对不可再生能源发电机组和储能电池的调度指令进行修正，并调用可中断负荷的负荷削减表，得到系统中全部负荷点在各仿真步长下的停电情况；

七、根据所述负荷点在各仿真步长下的停电情况，统计各负荷点在每个周期内的停电频率、停电时间和停电量，并根据所述负荷点所在区域，统计各馈线区域与整个系统在每个周期内的停电时间和停电量，进而得到负荷点、馈线区域和系统三级可靠性指标。

所述步骤二中，利用序贯蒙特卡洛模拟法进行所述时刻状态抽样。

所述步骤七中，根据每个负荷点在各仿真步长下的停电状态与停电量，统计各负荷点在每个周期内的停电频率、停电时间和停电量作为负荷点可靠性指标。