含分布式电源的配电网可靠性评估模型研究

含分布式电源的配电网可靠性评估模型研究

陈晓旭张洪军付宽傅飞飞

（天津滨海供电公司天津滨海新区300450；国网阿克苏供电公司新疆阿克苏市843000）

摘要：对分布式电源配电网可靠性进行研究，研究表明配电网可靠性的评估模型随着分布式电源的普及不断发生变化，并且通过安装断路器和隔离开关，可以提高系统运行的可靠性，对合理利用电能资源具有重要的现实意义。

关键词：分布式电源；配电网；可靠性；评估

前言：

近年来，分布式电源的应用日益增多，因此，对含分布式电源的配电网供电能力进行准确地分析和评估变得更加复杂和困难，并已引起业界的高度关注。然而分布式电源形式多样，不同类型电源都有其自身的运行特性，大量分布式电源接入电网尤其是其布局不合理时可能对电网造成一些负面影响，对配电网规划也带来新的挑战。因此，为了避免分布式电源带来的不利影响，最大限度地利用其优势，在配电网规划时有必要把分布式电源纳入其中，进行合理配置。

1分布式电源概述

能源是人类赖以生存和发展的基础，其中电力正是最灵活便利的能源形式。为克服当前以大机组、大电网、高电压为主的集中式单一供电方式的弊端，分布式发电凭借其发电方式灵活、环境友好、有助于提高用户供电可靠性和电能质量等优点，越来越多地被接入配电系统。但同时也对配电系统的结构和运行产生了深远的影响，使传统的配电系统从简单的无源网络变成了复杂有源网络，其复杂性主要体现为：①电源、电网、负荷三者全面参与互动；②多元能源系统强随机性难于精准预测；③系统运行状态的不确定性大大增加；④并网运行方式与孤岛运行方式的切换问题，等等。因此，含分布式电源的复杂配电系统故障恢复和可靠性评估对确保清洁可再生能源大量推广使用和保障用户安全优质用电具有历史意义和迫切性的同时，也面临着巨大的挑战。

2分布式电源对配电网的影响

2.1分布式发电技术

分布式发电指的是通过规模不大、分布在负荷附近的发电设施实现经济、高效、可靠的发电。面对目前人均用电量的不断增长，很多地区都受到短时停电的威胁，很多大型用户和商业中心都采用先进的DG技术来保证自身的不间断供电。

2.2分布式电源对配电网的影响

2.2.1对电压的影响。电压维持在规定范围内才能保证电能质量。DG的接入会对配电网馈线上的电压分布产生重大影响。同样渗透率的DG集中在同一节点，对电压的支持效果要弱于分布在多个节点上。稳态情况下，沿馈线的各负荷节点处的电压被抬高。

2.2.2对继电保护的影响。DG接入配电网后，故障发生时为确保保护装置正确动作，应切断电网中的DG。在架空线和地下电缆的混合线路中切断DG，变压器空载运行，电缆对地电容与变压器的线圈发生铁磁谐振，产生不规则的高电压、大电流，严重威胁线路的电力设备。

2.2.3对配电网规划的影响。DG的出现会使电力系统的负荷预测、规划和运行与过去相比有更大的不确定性，增加了配电网规划的复杂性，改变了配电网的结构和运行特性，为维护电网的安全、稳定运行，有必要将布式电源单元集成到现有的配电网中，使DG接受统一调度。

3含分布式电源的的新型配电网可靠性评估

3.1分布式电源的孤岛划分

配电网停电，包含分布式电源的供电网与主配电网分开后，仍能继续向配电网中的部分负荷供电，从而形成了所谓的孤岛。孤岛是引入分布式电源后配电网中出现的一种新的运行方式。虽然孤岛运行对其内部负荷的供电可靠性有着重要的意义，但孤岛的划分需要考虑分布式电源输出功率的随机性和负荷不确定性因素的影响，并且孤岛的存在对传统的配电网可靠性指标体系的适用性差异。

3.2负荷及元件可靠性参数的不确定性

负荷特性对配电系统的可靠性有着相当重要的影响，传统的可靠性评估与分布式电源加入系统后的可靠性评估是不相同的，前者一般把负荷处理为定值，取平均的或是尖峰的负荷；根据相关的函数分布对元件的可靠性参数取其相应的期望值。然而对确定性的负荷和元件可靠性参数来说，其无法适应分布式电源的动态特性，特别是在孤岛的运行方式下，所以需要同时对负荷随机性和元件的可靠性参数的不确定性进行缜密的处理。

3.3未来研究的展望

分布式发电是国内外电力系统的一个前沿研究领域，然而对于分布式发电的研究重点主要集中在它对电力系统的影响。含分布式电源的新型配电系统将会存在双向潮流；新型配电网中的分布式电源将在不同的条件下在不同运行方式之间进行平滑切换；同时分布式电源的输出功率还存在着随机性和间歇性。这些都将给含分布式电源配电网可靠性评估带来挑战。因此，必须在现有的研究基础上，针对含分布式电源配电网可靠性评估的理论与方法展

开以下几个方面的研究：

ａ）含分布式电源新型配电网的可靠性指标体系研究。可靠性指标定义的是否准确直接影响着评估系统可靠性。目前，还没有针对含分布式电源的可靠性评估的指标体系，而使用传统的配电系统可靠性评估的指标是不能对其运行特性和系统的可靠性影响进行准确评估的。另外，如果新的可靠性指标是合理的，那么将有利于运行人员更有目的性地提出改善含分布式电源的新型配电网可靠性的措施。所以，必须在有准确衡量其可靠性水平的可靠性指标体系下，才能对含分布式电源的配电网进行可靠性评估。

ｂ）分布式电源的运行方式和运行特性以及与配电网之间相互影响的机理研究。含分布式发电的新型配电网包含不同种类能源的输入和不同种类能源的转换单元，而且还有很多种运行方式。然而运行特性不仅与其内部的电源特性和负荷的特性有关，还与外网相互作用影响有关，而且这种相互作用将会直接波及到配电网运行的可靠性，所以此项研究是必不可少的。

ｃ）建立分布式发电与储能装置运行特性的可靠性模型的研究。分布式电源，如风力发电、太阳能光伏发电等属于间歇式电源，它们产生的电能有着明显的不确定性特征。当含分布式电源的配电网独立运行时，分布式储能环节（如超级电容器、蓄电池、飞轮储能系统等）将成为支持其稳定运行的重要组成部分之一。所以，含分布式电源的新型配电网的可靠性评估务必将建立分布式发电与储能装置运行特性的可靠性模型的研究放在重要的地位。

ｄ）建立多种电源的配电网可靠性评估的模型及对高效精确算法的研究。在新型的配电网中，分布式电源接入到电网中并网运行，与配电网相互依存，从而将分布式电源的性能发挥到极致。含分布式发电的配电网完全改变了传统配电网的特征。含有分布式电源的新型配电网的可靠性评估必须突破传统配电网基于其单电源辐射型结构的可靠性评估的局限性，研究高效精确的可靠性评估的算法，从而建立一系列含分布式电源的配电网的可靠性评估理论与方法，实现对含分布式电源的新型配电网运行可靠性水平的精确模拟。

结语：

配电系统的供电可靠性直接影响着电力用户的用电质量，同时人们也越来越重视配电系统的可靠性，因此，研究评估配电系统的可靠性具有重大的现实意义。含分布式电源的配电系统运行比较复杂，为保证电力系统的可靠性，必须对其可靠性进行分析并建立可靠性评估模型。

参考文献：

[1]康龙云，郭红霞，吴捷，等.分布式电源及其接入电力系统时若干研究课题综述［J］.电网技术，2017，34（11）.

[2]别朝红，李更丰，王锡凡.含微网的新型配电系统可靠性评估综述［J］.电力系统自动化设备，2016，31（01）.

[3]GilbertM.Masters.高效可再生分布式发电系统［M］.北京：机械工业出版社，2009.