含分布式电源的配电网可靠性建模与供电可靠性研究

摘要

随着配电网集中规模化供电模式的弊端逐步显现，用户对用电可靠性需求的提高，全球能源安全和气候变化问题日益地突出，分布式发电技术凭借其清洁、经济、可靠等优点得到大力发展，分布式电源这一能源综合利用技术正被越来越多的电力用户所重视和采用。分布式电源的接入对配电网的供电可靠性带来诸多影响，传统的可靠性评估模型及评估方法不再适用，可靠性评估过程变得复杂，为了分析分布式电源的接入对用户供电可靠性的影响，有必要对含分布式电源的配电网可靠性模型及评估方法进行深入研究。
　　首先，本文搭建了含分布式电源的配电网供电可靠性指标体系。根据IEEE与我国供电可靠性指标规范，分层分类提炼出具有代表性的传统配电网供电可靠性指标;考虑分布式电源的出力和孤岛运行方式的引入，提出了可评估分布式电源发电能力和孤岛供电可靠性的新指标，并将常用供电可靠性指标与所提新指标结合搭建供电可靠性指标体系，该体系是可靠性指标计算的基础与准则。
　　其次，研究了含分布式电源的配电网可靠性模型和可靠性评估方法。在可靠性建模研究中，对于传统电力设备，考虑设备全寿命周期内的老化特性，建立时变故障率模型，对于分布式电源风光储发电系统，考虑时序出力和发电系统故障，建立风光储系统的可靠性出力模型;在可靠性计算方法研究中，为提高计算效率，提出基于拉丁超立方抽样的序贯蒙特卡洛模拟方法，利用该方法抽取设备的状态及状态持续时间，得到系统的时序运行状态序列，然后利用故障隔离策略对用户供电区域进行供电类型划分，并采用时序动态孤岛策略划分最优孤岛供电区域，统计用户负荷点的供电情况，评估供电可靠性。
　　最后，在Matlab上编程实现了前述所提的可靠性模型及评估算法，并将其应用于冀北霸州市35kV南孟站实际配电网拓扑中进行算例分析。首先介绍了南孟站配电网拓扑结构及参数，并对冀北地区的风光发电能力进行评估;然后验证了可靠性快速计算方法，对比了传统电力设备可靠性模型、风光储发电系统可靠性模型对配电网供电可靠性的影响;最后，在上述模型的基础上，研究了风光接入渗透率、接入位置以及储能的接入对配电网供电可靠性的影响，并得出相关结论。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 供电可靠性指标体系研究现状

1．2．2 可靠性建模研究现状

1．2．3 供电可靠性评估方法研究现状

1．3 本文的主要工作

2 含DG的配电网供电可靠性指标体系

2．1 配电网供电可靠性指标提炼

2．1．1 IEEE标准供电可靠性指标

2．1．2 我国用户供电可靠性指标

2．1．3 配电网供电可靠性指标提炼

2．2 DG接入配电网的可靠性新指标的提出

2．2．1 反映DG发电能力新指标的提出

2．2．2 反映孤岛供电可靠性新指标的提出

2．3 含DG的配电网供电可靠性指标体系搭建

2．4 本章小结

3 含DG的配电网可靠性建模研究

3．1 配电网传统电力设备可靠性建模

3．1．1 电力设备的两状态模型

3．1．2 电力设备故障率和维修率模型

3．2 风光储发电系统可靠性建模

3．2．1 光伏发电系统可靠性出力建模

3．2．2 风力发电系统可靠性出力建模

3．2．3 储能可靠性出力建模

3．3 本章小结

4 含DG的配电网可靠性评估方法研究

4．1 时序状态抽样过程

4．1．1 序贯蒙特卡洛模拟过程

4．1．2 拉丁超立方抽样与序贯蒙特卡洛模拟结合

4．1．3 设备状态持续时间抽样

4．2 时序供电状态分析

4．2．1 故障隔离策略与供电类型划分

4．2．2 孤岛供电过程分析

4．2．3 负荷类型划分

4．3 可靠性评估总体流程

4．4 本章小结

5 算例分析

5．1 冀北地区实际算例拓扑

5．2 风光发电能力评估

5．3 可靠性快速计算对比

5．4 可靠性模型对供电可靠性的影响

5．4．1 传统电力设备可靠性模型对配电网供电可靠性的影响

5．4．2 DG可靠性模型对供电可靠性的影响

5．5 DG接入对供电可靠性的影响

5．5．1 DG接入渗透率对供电可靠性的影响

5．5．2 DG接入位置对供电可靠性的影响

5．5．3 储能接入对供电可靠性的影响

5．6 本章小结

6 总结与展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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