的区域）。W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0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、储能装置相互配合，向无故障区域供电。
[0041] 四、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；
[0042] 基于系统运行策略判断系统的实时潮流平衡状态。本具体实施例在基于有功平衡 的协调运行策略基础上，进一步提出基于潮流平衡的修正策略W同时计及有功平衡与无功 平衡对系统可靠性的影响。
[0043] 在本具体实施的独立微网供电系统中存在两种可调度电源；柴油发电机和蓄电池 储能装置。根据可调度电源的选择，独立微网供电系统的协调运行策略可划分为=类；储能 调度策略、柴油发电机调度策略、储能与柴油发电机的协调调度策略。考虑到电源故障和区 域故障的影响，本具体实施例在协调运行策略中同时计入上述=类情况：
[0044] 浮充策略；若保护装置动作将柴油发电机所在区域隔离，系统将W蓄电池储能 作为主控电源，并配合风力发电机出力来满足负荷需求。采用浮充策略作为储能调度模 式下的运行策略，其调度原则为；若系统内可再生能源出力高于负荷需求，剩余功率为储 能充电，当储能最大充电功率不能消纳剩余功率时，将多余功率记录为可再生能源弃功率 EP(t);反之，若系统内可再生能源出力低于负荷需求，不足部分由储能放电补充。
[0045] 无储能策略；若保护装置动作将蓄电池储能所在区域隔离，系统运行于柴油发电 机调度策略下。采用的柴油发电机调度策略为；优先利用可再生能源发电向负荷供电，不足 部分由柴油发电机提供。此策略下，系统根据本步长的净负荷情况选择柴油发电机开启台 数；若净负荷小于0,强制开启一台柴油发电机来保证系统稳定运行，并记录可再生能源弃 功率EP(t);若净负荷大于0,根据净负荷值大小选择适当的柴油发电机开启台数，若可用 柴油发电机全部投入运行仍不能满足净负荷需求，令柴油发电机开启台数等于可用柴发台 数。
[0046] 硬充电策略；当独立微网内所有含电源区域均正常投入工作时，系统在运行过程 中需要协调柴油发电机、可再生能源发电和储能间的关系。为了尽可能减少柴油发电机的 燃料消耗，更加充分地利用系统内的可再生能源，选择硬充电策略作为该模式下的协调运 行策略。该策略下，柴油发电机与蓄电池储能可轮流做主电源满足净负荷需求（系统总负 荷与可再生能源发电出力的差值），其流程如图3所示。
[0047] 图3中，P1-P6分别代表系统净负荷、计入系统备用容量的净负荷、蓄电池最大充 电功率、蓄电池最大放电功率、柴油发电机组最大出力、柴油发电机组最小出力（大于0)。 该策略根据本步长中的系统净负荷和备用容量，W及上一步长中的柴油发电机开启台数与 储能充放电功率来计算本步长中应开启柴发台数nt，进而根据系统净负荷计算蓄电池充放 电功率Pbw(t)、系统弃能量EP(t)等指标，为下一步的修正策略环节提供基本信息。需要说 明的是，在协调运行策略中不计算系统的缺供电量，而是在后续的修正策略中考虑系统发 电容量与负荷需求间的平衡关系。
[0048] 五、根据所述功调度信息，利用潮流计算得到系统的有功功率缺额和无功功率缺 额；
[0049] 六、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，得到系统中全 部负荷点在各仿真步长下的停电情况；
[0化0] 在上述基于有功平衡的协调运行策略基础上，本发明进一步提出了基于潮流平衡 的修正策略。修正策略流程如图4所示：
[0051] 为计算系统潮流，需要给定系统的节点、支路和发电机信息，本发明选择W馈线区 域为基本单位存储上述信息，W便于对潮流输入信息进行重组。需要强调的是，蓄电池储能 系统中的双向变流器能够在四个象限运行，即它可W在变流器容量限制内，根据系统需求 吸收或放出有功功率和无功功率。因此对于无功容量有限的独立微网供电系统，在其运行 策略中必须计及蓄电池储能的无功能力。此外，考虑到可再生能源发电功率高于负荷需求 时带来的节点电压抬升问题，本发明计及可再生能源出力的削减，即协调运行策略结果中 的弃功率EP(t)不作为风力发电机的有效出力计入潮流计算中。
[0052] 在修正策略中，独立微网供电系统对各电源下发的指令与系统实时的有功缺额 Pheka)和无功缺额Qlaekb)有关，其计算方式分别如下：
[005引 Piack(t)=max(0,Psre(t)-Ps.max(t)) (D
[0054] QiackU)=max〇)，Qs."(t)-Qs.max(t)) 但)
[005引式中，、Q,.u(t)为潮流结果中平衡节点应提供的有功、无功出力恥、Qs.m。,a)为主电源所能提供的最大有功、无功功率，当柴油发电机或储能系统作为主电源 时，其计算分别如下：
【主权项】
1. 一种独立微网供电系统，其特征在于：将独立微网供电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；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。
2. 根据权利要求1所述的独立微网供电系统，其特征在于：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。
3. 根据权利要求1或2所述的独立微网供电系统，其特征在于：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。
4. 一种基于权利要求1所述独立微网供电系统的供电可靠性评估方法，包括容量不平 衡供电可靠性评估，其特征在于：还包括设备故障供电可靠性评估；具体方法步骤为： 一、 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的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； 二、 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； 三、 将所述状态变化循环序列与系统的拓扑结构相结合，得到系统在各仿真步长下的 正常联通区域； 四、 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、储能装置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； 五、 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； 六、 根据所述系统有功功率缺额和无功功率缺额，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负荷削减表，得到系统中全部负荷点在各仿 真步长下的停电情况； 七、 根据所述负荷点在各仿真步长下的停电情况，统计各负荷点在每个周期内的停电 频率、停电时间和停电量，并根据所述负荷点所在区域，统计各馈线区域与整个系统在每个 周期内的停电时间和停电量，进而得到负荷点、馈线区域和系统三级可靠性指标。
5. 根据权利要求4所述的供电可靠性评估方法，所述步骤二中，利用序贯蒙特卡洛模 拟法进行所述时刻状态抽样。
6. 根据权利要求4或5所述的供电可靠性评估方法，所述步骤七中，根据每个负荷点在 各仿真步长下的停电状态与停电量，统计各负荷点在每个周期内的停电频率、停电时间和 停电量作为负荷点可靠性指标。
7. 根据权利要求4所述的供电可靠性评估方法，所述步骤七中，根据所述负荷点的停 电状态、停电量及其所属馈线区域，得到各馈线区域在各仿真步长下的停电状态与停电量， 并统计各馈线区域在每个周期内的平均停电时间和平均停电量作为馈线区域可靠性指标。
8. 根据权利要求4所述的供电可靠性评估方法，所述步骤七中，根据所述馈线区域的 停电状态、停电量，得到所述系统在各仿真步长下的停电状态与停电量，并统计所述系统在 每个周期内的平均停电时间和平均停电量作为系统可靠性指标。
9.根据权利要求4所述的供电可靠性评估方法，所述周期为1年，所述仿真步长为1小 时。
【专利摘要】本发明提供了一种独立微网供电系统及其供电可靠性评估方法。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的电源设备运行参数和故障参数，不仅考虑了容量不平衡对供电可靠性的影响，还考虑了设备故障和网架结构对供电可靠性的影响，能够更精确的评估独立微网供电系统供电可靠性，能更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。
【IPC分类】H02J3-00
【公开号】CN104701842
【申请号】CN201510136218
【发明人】李嘉逸, 王强, 郭力, 余熙, 王劲, 夏雪, 张胜飞, 孙建伟, 余舟子, 肖汉, 郑勇, 付浩, 刘毅, 黄晓明
【申请人】中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月26日