含分布式電源的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法研究

桂寧 汪曉彤 陳朔

摘 要：分布式電源具有靈活性、經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性等特點(diǎn)，隨著其技術(shù)的不斷成熟發(fā)展，其應(yīng)用也越來越廣泛，在提供一定方便的基礎(chǔ)上也影響了整個(gè)配電系統(tǒng)的運(yùn)行方式，當(dāng)前評(píng)估配電系統(tǒng)的可靠性模式也需要進(jìn)行相應(yīng)的改變。本文首先介紹了電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估的內(nèi)容，然后簡單介紹了分布式發(fā)電的發(fā)展概況，接著就如何對(duì)分布式電源的配電系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評(píng)估，簡單介紹了基于系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移抽樣的序貫蒙特卡洛可靠性模擬方法等三種較為常用的方法，以便于更加客觀全面的來對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確度較高的評(píng)估。

關(guān)鍵詞：分布式電源;可靠性評(píng)估;蒙特卡洛可靠性模擬

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.163

隨著，我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，電力也在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用，正是基于其重要性，人們期望其能保持較高的供電安全性和可靠性，以保障供電需求，這就對(duì)電力系統(tǒng)供電技術(shù)提出了更高的要求，也要求分布式電源的配電系統(tǒng)要具有穩(wěn)定的可靠性。如何才能夠保證整個(gè)分布式電源的配電系統(tǒng)可靠性，也就成為當(dāng)下研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

1 電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估簡介

電力系統(tǒng)可靠性是對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)供應(yīng)的電力和電能的度量方式，評(píng)估電力系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)主要有電力供應(yīng)的充裕度和供應(yīng)安全性兩個(gè)方面。

對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評(píng)估是一個(gè)綜合認(rèn)定的過程，包括對(duì)指對(duì)整個(gè)的分布式電源系統(tǒng)的構(gòu)成部分也包括后續(xù)對(duì)這些設(shè)施進(jìn)行的改良措施[1]。對(duì)其進(jìn)行可靠性評(píng)估應(yīng)當(dāng)在電力系統(tǒng)從建設(shè)到運(yùn)營的整個(gè)過程，其評(píng)估內(nèi)容主要有確定電力元件的停運(yùn)模式、不同狀態(tài)的系統(tǒng)運(yùn)行狀況和發(fā)生的概率、評(píng)估該狀態(tài)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的影響以及確定系統(tǒng)正常運(yùn)行的指標(biāo)。

2 分布式發(fā)電發(fā)展概況

分布式發(fā)電系統(tǒng)一般是小功率的、適合于直面客戶的發(fā)電模式，為了減少設(shè)計(jì)、建設(shè)的成本，一般是采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組件進(jìn)行組裝發(fā)電。它小型化、分散化的特點(diǎn)使得其可以作為獨(dú)立供電系統(tǒng)來直接為用電客戶提供電力供應(yīng)，也可以將其接入公共電網(wǎng)配電系統(tǒng)來供電。分布式發(fā)電與集中式發(fā)電相輔相成，構(gòu)成了整個(gè)的發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)前隨著分布式發(fā)電技術(shù)的不斷完善，人們對(duì)其關(guān)注度也越來越高。

分布式發(fā)電相較于集中式發(fā)電具有許多優(yōu)勢，主要有：一是性價(jià)比較高，其產(chǎn)生的電力可以不經(jīng)周轉(zhuǎn)傳輸設(shè)備，就地向用戶供電，省去了配套電網(wǎng)等設(shè)備的建設(shè)和傳輸過程中的能耗;二是具有環(huán)保性，分布式發(fā)電可利用太陽能、風(fēng)能等清潔能源，有效地減少非可再生的能源的使用，同時(shí)減少了有害氣體的排放量;三是靈活性，其采用小型化、性能優(yōu)良的模塊化組件，運(yùn)行維護(hù)等較為方便，每個(gè)模塊之間都是獨(dú)立運(yùn)行的，因而可以靈活的選擇供電時(shí)機(jī)，來滿足客戶不同時(shí)間段的用電需求。

但是，分布式發(fā)電作為電力系統(tǒng)的補(bǔ)充在發(fā)揮其優(yōu)勢的同時(shí)，也對(duì)整個(gè)的電力系統(tǒng)帶來了一些問題。首先，分布式電源主要是利用了太陽能等一些清潔能源，因而受自然條件的影響較大，并且無法單獨(dú)為客戶供電;分布式發(fā)電系統(tǒng)接入整個(gè)配電系統(tǒng)時(shí)，對(duì)整個(gè)的配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較大的影響，使其額外的承擔(dān)了收集存儲(chǔ)電能以及電能分配等功能，對(duì)其在電壓調(diào)節(jié)和能量優(yōu)化等方面的功能帶來了挑戰(zhàn)，尤其是整個(gè)的配電系統(tǒng)達(dá)到高滲透率時(shí)，對(duì)調(diào)節(jié)配電網(wǎng)的功率、維持其安全運(yùn)行和保證供電可靠性帶來更大的挑戰(zhàn)。

3 分布式電源的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法

3.1 基于饋線區(qū)和網(wǎng)絡(luò)編碼的傳統(tǒng)配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估法

根據(jù)歷年來統(tǒng)計(jì)的各電力元件的可靠性參數(shù)，通過特定的程序來隨機(jī)產(chǎn)生不同數(shù)目的元件，并且按照時(shí)間順序來記錄每個(gè)元件處于失效狀態(tài)時(shí)的變化序列，在此基礎(chǔ)上分析每個(gè)元件發(fā)生故障時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)可靠性的影響程度，再結(jié)合歷年故障統(tǒng)計(jì)庫的數(shù)值來計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。這種方法是基于對(duì)配電網(wǎng)的元件進(jìn)行編碼并結(jié)合饋線區(qū)概念為基礎(chǔ)的，能夠有效的簡化整個(gè)配電系統(tǒng)的故障分析的流程和方法，簡單明快的生成每個(gè)元件的故障均值分析表。這種方法應(yīng)用范圍較廣，可適用于母線等各類元件的故障分析[2]。

3.2 分布式發(fā)電系統(tǒng)序貫蒙特卡洛可靠性模擬方法

從維持配電系統(tǒng)功率平衡的角度來估計(jì)配電系統(tǒng)電力供應(yīng)充裕度的方法，它主要包括容量模型、負(fù)荷模型和二者混合的可靠性模型。其中容量模型是匯總各分支系統(tǒng)的運(yùn)行情況和發(fā)電能力的基礎(chǔ)上，來進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的建模;負(fù)荷模型則是對(duì)某個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)以內(nèi)的系統(tǒng)承載的電能負(fù)荷的差值進(jìn)行建模。二者混合的可靠性模型建立后，就可以依據(jù)這些指標(biāo)來計(jì)算各元件和系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。得到的可靠性指標(biāo)是對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)充裕度的反應(yīng)，忽略配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的影響，也不能顯示具體負(fù)荷處的充裕度問題，據(jù)此可以綜合分析各級(jí)電源容量處的充放電行為對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)的影響[3]。

4 結(jié)語

準(zhǔn)確的可靠性數(shù)據(jù)如元件故障率等，是準(zhǔn)確評(píng)估整個(gè)系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)。但是，當(dāng)前我國在分布式電源技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域，還不夠成熟，應(yīng)用較為狹窄，因而我們在采取相關(guān)數(shù)據(jù)的時(shí)候，這些數(shù)據(jù)可能較為短缺、不夠全面，在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方面不夠精準(zhǔn)，不能夠精確的反應(yīng)分布式電源系統(tǒng)的可靠性狀態(tài)。因此，我們在今后的統(tǒng)計(jì)、管理和分析分布式電源的數(shù)據(jù)時(shí)，一定要準(zhǔn)確及時(shí)，以便于我們完善相關(guān)的分布式電源的運(yùn)行停運(yùn)的數(shù)據(jù)模型。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì).中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T861-2004.電力可靠性基本名詞術(shù)語[M].北京：中國電力出版社，2004.7.13.

[2]國家電力監(jiān)管委員會(huì)電力可靠性管理中心.電力可靠性技術(shù)與管理培訓(xùn)材料[M].北京：中國電力出版社，2007.

[3]李文沅著，周家啟，盧繼平，胡小正，顏偉，謝開貴譯.電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估——模型、方法和應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2006.