孤岛运行特性的微电网可靠性分析

基于时序蒙特卡洛模拟法的微电网孤岛运行可靠性分析研电：组员：微电网：以分布式电源为基础，将储能系统、负荷及控制装置联系起来。分布式电源的供电特性储能系统的充放电特性负荷的控制策略微电网的供电可靠性输配电系统研究所李宁坤2孤岛运行的微电网可靠性：基于时序的分布式电源运行特性、时序的储能设备的运行策略、负荷削减策略进行可靠性评估。并网运行的可靠性分析：含分布式发电的配电网可靠性评估含微电网的配电网可靠性评估输配电系统研究所李宁坤3孤岛运行时的可靠性指标微电网元件模型负荷削减策略全时序模拟可靠性评估算法输配电系统研究所李宁坤4传统的配电网是基于元件的统计数据，经验数据来得到单个用户或者是系统的可靠性指标。孤岛运行是在紧急情况下，以持续供电为首要目的。由于分布式电源运行的随机性较大，传统的可靠性指标并不一定能够完全反应微电网孤岛的运行能力。微电网孤岛运行可靠性指标输配电系统研究所李宁坤5微电网孤岛运行可靠性指标孤岛运行次数运行时间总和孤岛形成第一次切负荷i.isNiOPOTNTAis表示孤岛形成后到第一次切负荷的时间；表示孤岛运行的次数。i.OPTisN1、孤岛的平均首次持续运行时间形成孤岛运行到第一次切负荷的平均持续时间。输配电系统研究所李宁坤62、孤岛运行稳定率形成孤岛成功运行次数与孤岛运行总次数的比值%100孤岛运行总次数孤岛成功运行总次数osoissNNR式中：表示孤岛模式下所有负荷均不停电的总次数。成功运行表示孤岛下所有的负荷均不失电。sN输配电系统研究所李宁坤7微电网元件模型风机元件模型储能设备充放电模型孤岛全时序状态模拟及可靠性分析输配电系统研究所李宁坤8输配电系统研究所李宁坤91.风电机组出力模型1.1风速模型通常采用威布尔分布进行模拟风速概率，其累计分布概率与概率密度函数如下：])/([1])/([*)/(*)/()(1）v（kkcvkcvecvckvfeFV表示风速，k和c分别表示威布尔分布的形状参数和尺度参数，常用最大似然估计和矩估计进行求解。输配电系统研究所李宁坤101.2风速出力模型风电机组的输出功率取决于风速v的大小，其输出功率P与风速V是非线性的关系，其数学表达式与功率特性曲线如下：其他0vv)(*rci2corrrvvPvvCvBvAPPP为风电机组的额定功率，A、B、C是关于切入、额定、切出风速的表达式。输配电系统研究所李宁坤112.储能系统模型储能系统的作用：平滑分布式电源的随机出力，微电网处于孤岛运行时将和分布式电源一起向负荷供电。提高供电的可靠性和电能质量。储能系统充放电的模型：取决于微电网的运行策略，风电机组功率与柴油机组功率之和大于负荷功率时储能系统充电；反之则放电。输配电系统研究所李宁坤12maxmax)()(dchbatchbatPtPPtPopopTDGSWTGLDGSWTGLTDGSWTGLLDGSWTGtPtPtPdttPtPtPQtPtPtPdttPtPtPQ0out0in)()()())]()(()([)()()()]())()([(minmaxQQQQQQoutremaininremain计及储能系统最大充放电功率及容量约束：式中：Pbat表示充电功率；Pch-max表示最大充电功率；Pdch-max表示最大放电功率；Q表示充放电容量。输配电系统研究所李宁坤13孤岛全时序状态模拟及可靠性分析孤岛运行模式下，内部负荷与外部电网脱离，内部元件的工作状态将直接影响孤岛系统的可靠性。考虑微网内部电源与储能的一阶故障，全时序模拟分析孤岛的运行状态及内部供电可靠性。1、风电机组、柴油机组、储能系统均正常运行2、风电机组故障、柴油机组和储能系统正常运行3、柴油机组故障、风电机组和储能系统正常运行4、储能系统故障、风电机组和柴油机组正常运行输配电系统研究所李宁坤14输配电系统研究所李宁坤15负荷削减策略孤岛运行模式下，微电网元件故障或出力不足时，需要进行负荷削减以保证剩余负荷正常供电。负荷分块负荷的重要程度负荷所处的位置微电网的结构与经济性以微电网中分布式电源为参考输配电系统研究所李宁坤16以RBTSBUS6节点系统为例，进行负荷削减策略分析。1、孤岛负荷分块，以智能开关为边界。2、综合考虑负荷重要程度及位置影响定义负荷削减系数。Iin)min(1in)max(liniiiniCdL输配电系统研究所李宁坤17全时序模拟可靠性评估算法微电网分为并网与孤岛两种运行方式。并网时用户由外网和分布式电源联合供电，当系统故障导致孤岛运行时，微网内部负荷仅由其内部的分布式电源供电。因此分析含有微电网的配电系统可靠性时，需要考虑这两种运行方式对配电网的影响。微电网孤岛运行的可靠性评估也是基于一个配电系统网络进行的。全时序模拟重点在于微电网的孤岛运行下的可靠性，是基于时序的蒙特卡洛模拟法提出的。输配电系统研究所李宁坤18全时序模拟可靠性评估算法步骤▪初始化数据▪确定故障元件及故障遍历搜过确定影响的负荷▪针对微电网内负荷进行仿真模拟计算▪统计数据计算可靠性指标输配电系统研究所李宁坤19▪初始化数据▪确定故障元件▪计算故障元件的修复时间▪利用故障遍历搜索分析故障元件所影响的负荷；▪对b、c类负荷分别累计停电时间与停电次数全时序模拟可靠性评估算法步骤▪孤岛数据初始化▪计算t时刻所有电源的输出功率风电机组：由风速根据功率特性曲线计算出风电功率柴油机组功率输出输配电系统研究所李宁坤20▪由负荷曲线计算此时微电网内负荷功率▪比较功率输出与负荷功率大小▪判断t是否等于故障修复时间▪判断当前时间是否达到预计年限▪根据统计数据计算负荷点的平均故障率及平均停电时间▪计算孤岛运行的可靠性指标全时序模拟可靠性评估算法步骤输配电系统研究所李宁坤21算例：输配电系统研究所李宁坤22参考文献：[1]王杨.基于时序蒙特卡洛模拟的微电网可靠性分析[D].重庆：重庆大学，2014.9-48.[2].王杨,万凌云，胡博.基于孤岛运行特性的微电网可靠性分析[J].电网技术，2014,38(9)：2379-2385.