一种独立微网供电系统可靠性供电方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种独立微网供电系统可靠性供电方法，特别是涉及一种适用于基于 潮流平衡的独立微网系统可靠性供电方法。
【背景技术】
[0002] 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，独立微网系统是解决其供电问题的有效手段之一。
[0003] 可再生能源往往具有随机性、间歇性的特点。在独立微网系统规划设计中，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。
[0004] 然而，目前独立微网系统的可靠性供电中基本只围绕独立系统中的发电-负荷有 功容量平衡进行可靠性评估后的供电方法，不能满足独立微网的规划设计需求。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种供电可靠性更好的独立微网供电系统可靠 性供电方法。
[0006] 随着独立微网系统规模的增加，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，中压独立微网系统在结构上更接近含分布式电源的配电系统。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。
[0007] 本发明采用的技术方案如下：一种独立微网供电系统可靠性供电方法，其特征在 于，将独立微网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；独立微网系统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；当区域内任意 元件发生故障时，相应自动保护装置将迅速动作令整个馈线区域隔离。
[0008] 作为优选，所述可靠性供电方法还包括：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等电源设备运 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；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；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 统正常联通区域；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、电池的充放电功率和 可再生能源发电机组的过剩功率的有功调度信息进行有功调度。
[0009] 作为优选，所述可靠性供电方法还包括：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；根据所述系统有功功率缺额和无功功率缺额，利 用修正策略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 的削减策略。
[0010] 作为优选，所述修正策略为：当储能装置作为主控电源时，若存在功率缺额，开启 一台待命状态的不可再生能源发电机来弥补该缺额；当不可再生能源发电机作为主控电源 时，若存在功率缺额，优先调用储能装置的有功、无功电能来弥补该缺额，当储能装置不足 以补充缺额时，再选择开启一台待命状态的不可再生能源发电机来弥补该缺额；若系统内 所有电源都已处于满发状态，但仍存在功率缺额，此时需要调用负荷削减策略。
[0011] 作为优选，所述负荷削减策略为：确定独立微网供电系统中的可中断负荷，并按照 有功负荷量从小到大和或按照重要程度从轻量级到重量级的顺序构建负荷削减表。
[0012] 作为优选，所述负荷削减策略还包括，当进行负荷削减时，以所述负荷削减表为依 据，按顺序同时切除可中断负荷点的有功和无功负荷，在每一次切除后对当前系统的有功 总负荷和无功总负荷进行更新，重新判断主控电源额定容量是否能满足更新后的系统总负 荷，能则负荷削减终止，系统恢复供电，记录下可中断负荷的切除总量，否则继续执行负荷 削减策略，直至满足所述判断或所有可中断负荷均被切除为止。
[0013] 作为优选，所述负荷削减策略还包括，若切除所有可中断负荷后仍不能满足所述 判断依据，系统内所有负荷点均停电。
[0014] 作为优选，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。
[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：在可再生能源具有随机性、间歇性的特点 的情况下，在独立微网系统规划设计中，能够充分利用可再生能源，同时保证了系统的供电 可靠性。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明其中一实施例的系统结构示意图。
[0017] 图2为本发明其中一实施例的硬充电策略流程示意图。
[0018] 图3为本发明其中一实施例的修正策略流程示意图。
【具体实施方式】
[0019] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0020] 本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征 只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0021] 如图1所示，一种独立微网供电系统，将独立微网供电系统划分为不同的馈线区 域；在本具体实施例中可再生能源发电机为风力发电机，不可再生能源发电机为柴油发电 机；作为系统主控电源的柴油发电机采用集中接入方式，经变压器与不同的馈线区域相连； 风力发电机WT和储能装置EA (在本具体实施例中为蓄电池储能装置）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（在本具体实施例中设置在馈线区域内部）。
[0022] 在本具体实施例中，考虑到变压器故障和馈线区域内的线路故障，变压器高压侧 和馈线区域入口处均装有自动保护装置。当故障发生时，自动保护装置能及时检测到系统 内的不正常运行状态，通过跳闸操作迅速切断故障区域与系统其它区域的连接，从而实现 故障区域的隔离。
[0023] 在本具体实施例中，各馈线区域内部均为树状网络，根节点与区域入口处自动保 护装置相连，负荷点分散在网络的干支和分支上。树状网络的某些分支上设有手动隔离开 关，能够支持相应负荷点的切除操作，但各馈线区内部不含自动保护装置。
[0024] 在图1所示系统中，变压器高压侧和各馈线区域入口处均设有自动保护装置。该 结构下，馈线区域中的所有元件均在其入口处自动保护装置的保护范围内，当区域内任意 元件发生故障时，相应自动保护装置将迅速动作令整个馈线区域隔离，从而导致该区域内 的所有负荷停电。当某区域被隔离时，该区域中所有可再生能源发电设备和储能装置的供 电都将切断。综上所述，系统内任意线路的故障都可等效为相应馈线区域的故障。以图1 所示的独立微网供电系统为例，整个系统可根据自动保护装置的位置分为4个区域。区域 〇为柴油发电机与变压器组成的主控电源区域，区域1~3为不同的负荷区域。
[0025] 所述可靠性供电方法还包括：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等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；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；将所述状态变化循环序列与系统的拓扑结构相结合，得到系统正常联通 区域；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、电池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进行有功调度。
[0026] 在本具体实施例中，基于序贯蒙特卡洛模拟法，对系统内各元件进行状态抽样，产 生各元件的运行状态序列。
[0027] 抽样生成系统内各电源与馈线区域的运行状态序列后，就能够依照系统的拓扑结 构得到系统在每一时刻的连通区域（即未被自动保护装置隔离的区域）。以图1系统为例， 当系统内无故障发生时，连通区域为整个中压独立微网供电系统。当故障发生在区域〇中 时（变压器故障），所有柴油发电机均退出运行，连通区域为区域1、2、3,储能装置将暂时作 为系统的主控电源。当故障发生在区域1中时，分离发电机和储能装置均退出运行，连通区 域为区域〇、2、3。当故障发生在区域2(或区域3)时，连通区域为0、1、3(或0、1、2)，柴油 发电机将与风力发电机、储能装置相