基于时序模拟的并网型微网可靠性评估方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于时序模拟的并网型微网可靠性评估方法，该方法先以风速威布尔分布模型为基础，接着基于风电机组输出功率特性曲线计算出风电机组的时序出力；然后建立储能系统的时序充放电模型；最后根据微电网孤岛运行方式下的负荷削减策略提出新的可靠性指标，利用该方法对现有的并网型微网进行可靠性模拟评估，其计算方便，结果直观，可以有效掌握并网型微网的供电可靠性。
【专利说明】基于时序模拟的并网型微网可靠性评估方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到电力系统可靠性评估技术，具体地说，是一种基于时序模拟的并网型微网可靠性评估方法。
【背景技术】
[0002]随着社会和经济的快速发展，能源和环境问题日益受到人们的关注。常规能源不仅资源有限，甚至造成严重的环境污染，与可持续发展、节能环保的科学策略相悖。为了减少对环境的影响，满足不断增长的能源需求，以新能源发电为基础的微电网也受到电力企业和用户的关注，而微电网的可靠性及其对电网、用户的影响成为近几年微电网发展和应用的重要研究课题之一。由于微电网的接入,配电网辐射状网络结构的基本特点因此而改变，由一个简单的单电源供电网络转变成为多电源供电的复杂结构。微电网中含有各种类型的新能源，输出功率和运行特性更多的与外界环境相关，从而导致系统更加复杂的运行特点和控制策略。并网型微电网可以在并网和孤岛两种运行方式间灵活的切换，在实际运行过程可能产生潮流的双向流动，增加系统不确定性的同时，也直接影响微电网的稳态和暂态特性。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本文提出一种基于时序模拟的并网型微网可靠性评估方法，该方法可以通过历史风速数据，对风电机组、柴油机组以及储能系统所组成的并网型微网的可靠性进行评估，通过建立储能系统的时序充放电模型；研究了微电网孤岛运行方式下的负荷削减策略并提出新的可靠性指标，使得并网型微网的可靠性评估更加直观，具体技术方案如下:
[0004]一种基于时序模拟的并网型微网可靠性评估方法，按照以下步骤进行:
[0005]步骤1:根据电网中各个元件的故障率，随机生成各个元件的无故障工作时间，并选择无故障工作时间最小的元件作为故障元件；
[0006]步骤2:根据步骤I所选择的故障元件的修复率，确定修复时间；
[0007]步骤3:根据步骤I所选择的故障元件，利用故障遍历搜索，将故障元件所影响的负荷分为a, b, c, d四类,其中:
[0008]a类负荷:故障元件对其没有影响，无须停电；
[0009]b类负荷:停电时间为隔离开关操作时间Tgl ；
[0010]c类负荷:停电时间为步骤2所计算出的元件修复时间；
[0011]d类负荷:为微网内部负荷；
[0012]针对b类负荷和c类负荷，分别累计停电时间和停电次数；
[0013]针对d类负荷，作如下处理:
[0014]步骤3-1:孤岛数据初始化，令计时器t = 1，孤岛运行储能系统充满时的容量为Qranain，储能最小容量限制为Qmin，所切负荷为Ished,初始为空集；微电网内部剩余负荷为Iranain，初始为微电网内的所有负荷；
[0015]步骤3-2:按照Psum⑴=Σ Pwtg(t)+ Σ Pdgs(t)计算t时刻微电网内部所有电源的输出功率，其中，PWTe(t)为风电机组输出功率,通过风电机组功率特性曲线表达式计算，Pdgs (t)为柴油机组输出功率；
[0016]步骤3-3:根据时序负荷曲线，计算t小时内微电网内负荷的需求功率I\(t)；
[0017]步骤3-4:判断是否满足PJt) ( Psum⑴，若是，则Iraiiain不停电；储能充电Qin =Psum (t) -Pl (t)，累计储能剩余容量Qranain = Qremain+Qin,转至步骤3-6 ;若否，则进入步骤3-5 ；
[0018]步骤3-5:当 PL(t) >Psum(t)时，储能系统放电 Pbat (t) ；^PL(t) Psum⑴+Pbat ⑴，则微电网正常供电；否则进行负荷削减，更新Ism和Irarain，累计所切负荷停电次数和停电时间；累计储能剩余容量Qranain = Qremain-Pbat (t)；
[0019]步骤3-6:判断t是否等于故障修复时间,若否,令t = t+Ι,返回步骤3-2 ;若是，返回步骤I循环操作，直至所设评估时间全部运行；
[0020]步骤4:根据统计出的各个负荷点的停电次数和停电时间，确定各个负荷点以及微电网孤岛运行的可靠性指标。
[0021]作为进一步描述， 所述步骤I中，根据电网中元件数量生成一组随机数δ i，δ P…，Sn，并按照Ti = -1nSi7^i计算每个元件的无故障工作时间，其中，Xi为第i个元件的故障率，i = I~η, η为电网中元件数量。
[0022]再进一步描述，步骤2中，故障元件选定后，产生一随机数X’按照I； = -1nx/ μ计算出故障元件的修复时间，其中μ为所选故障元件的修复率。
[0023]为了更好的模拟风电机组的输出功率特性曲线，风电机组输出功率Pwtc⑴的计算方式如下:
[0024]首先，以风速历史数据为基础，采用威布尔分布模型拟合实际风速概率分布，其累计分布函数和概率密度函数为:
【权利要求】
1.一种基于时序模拟的并网型微网可靠性评估方法，其特征在于按照以下步骤进行: 步骤1:根据电网中各个元件的故障率，随机生成各个元件的无故障工作时间，并选择无故障工作时间最小的元件作为故障元件； 步骤2:根据步骤I所选择的故障元件的修复率，确定修复时间； 步骤3:根据步骤I所选择的故障元件，利用故障遍历搜索，将故障元件所影响的负荷分为a，b，c，d四类，其中: a类负荷:故障元件对其没有影响，无须停电； b类负荷:停电时间为隔离开关操作时间Tgl ； c类负荷:停电时间为步骤2所计算出的元件修复时间； d类负荷:为微网内部负荷； 针对b类负荷和c类负荷，分别累计停电时间和停电次数； 针对d类负荷，作如下处理: 步骤3-1:孤岛数据初始化，令计时器t = 1，孤岛运行，储能系统充满时的容量为Qraiiain，储能最小容量限制为Qmin，所切负荷为Isted，初始为空集；微电网内部剩余负荷为Iranain，初始为微电网内的所有负荷； 步骤3-2:按照Psum(t) =E Pwtg(t)+ Σ Pdgs (t)计算t时刻微电网内部所有电源的输出功率，其中，PffTG (t)为风电机组输出功率，通过风电机组功率特性曲线表达式计算，Pdgs (t)为柴油机组输出功率； 步骤3-3:根据时序负荷曲线，计算t小时内微电网内负荷的需求功率I\(t)；步骤3-4:判断是否满足(t) ( Psum (t)，若是，则lMain不停电；储能充电Qin =Psum (t) -Pl (t)，累计储能剩余容量Qranain = Qremain+Qin,转至步骤3-6 ;若否，则进入步骤3-5 ；步骤 3-5:当 I\(t)>Psum(t)时，储能系统放电 Pbat (t) ；^PL(t)彡 Psum(t)+Pbat ⑴，则微电网正常供电；否则进行负荷削减，更新Ished和Irarain，累计所切负荷停电次数和停电时间；累计储能剩余容量仏―=Qremain-Pbat (t)； 步骤3-6:判断t是否等于故障修复时间，若否，令t = t+Ι，返回步骤3-2 ;若是，返回步骤I循环操作，直至所设评估时间全部运行； 步骤4:根据统计出的各个负荷点的停电次数和停电时间，确定各个负荷点以及微电网孤岛运行的可靠性指标。
2.根据权利要求1所述的基于时序模拟的并网型微网可靠性评估方法，其特征在于:所述步骤I中，根据电网中元件数量生成一组随机数S1,..., δη，并按照Ti = HnSi/Xi计算每个元件的无故障工作时间，其中，Xi为第i个元件的故障率，i =丨?n，n为电网中元件数量。
3.根据权利要求1或2所述的基于时序模拟的并网型微网可靠性评估方法，其特征在于:步骤2中，故障元件选定后，产生一随机数X，按照I； = -W μ计算出故障元件的修复时间，其中μ为所选故障元件的修复率。
4.根据权利要求1所述的基于时序模拟的并网型微网可靠性评估方法，其特征在于，风电机组输出功率Pwtc(t)的计算方式如下: 首先，以风速历史数据为基础，采用威布尔分布模型拟合实际风速概率分布，其累计分布函数和概率密度函数为:
F(v) = l-eMv,c'i]
f{v) = klc-(vlc)k-l-Q{~{y'cU 式中:v为风速；k和c分别为威布尔分布的形状参数和尺度参数； 然后按照:
P(A + Bxv + Cxv1) V., <v<Vr
P=\PV <v<V
rrcoO其他 建立风电机组时序出力模型，其中，v^u。。分别为风电机组的切入风速、额定风速和切出风速A风电机组的额定功率，A、B及C为参数式，计算方式为:
a = ~^~[V.(v.+v)-4vr (SilH)3I
(V -V)2 a a r a r 2V vC! r -7r Iy +v°
B =-T[4(V- + V )h-Y - ov + n] (；/ -V) Cl IVr a
V2-4(賢):']
5.根据权利要求1所述的基于时序模拟的并网型微网可靠性评估方法，其特征在于，储能系统充放电管理方式如下: 首先，设定储能系统的最大充电功率为Pctmax，最大放电功率为Pdctdmax，则充电状态Pbat ⑴(P ch-max?
放电状态pbat(t) ( P
dch-max ? 然后，按照:
Q11 = Γ! [(Λη,⑴ + CS (O) — P' ⑴取 Pdf) < KuXt) + ^K,s(0
< Olt = -(^wtoCO +^pdgs(O)Jdi, PL(0>^wtgCO+ ^dgs(O
Q + Q.^ Q
?^remain <2二*m -S-^max Q -Q >Q
、*2^remam -S--out -S-^min 建立储能模型，其中Qraiiain为储能的剩余容量；Qmin、Qmax分别为储能的最小、最大容量限制Jtjp为孤岛运行时间；PWTC(t)、Pdgs(t)、Pl(t)分别为t时刻风电机组、柴油机组及负荷的功率。
6.根据权利要求1所述的基于时序模拟的并网型微网可靠性评估方法，其特征在于，步骤4中的可靠性指标包括: A:孤岛平均首次持续运行时间，其计算方式为:
=,ξ7^ _孤岛形成到第一次切负荷的运行时间的总和
^511岛运行总次数 其中，Topii为第i次孤岛首次持续运行的时间；Nis为微电网形成孤岛运行的总次数； B:孤岛运行稳定率，其计算方式为:Ns孤岛成功运行的总次数R-二t=孤岛运行总次数x 100/0其中，Ns为孤岛模式下所有负荷均不停电的总次数。
【文档编号】H02J3/00GK104167734SQ201410437999
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】谢开贵, 胡博, 王杨, 余娟, 任洲洋, 王蔓莉, 郭宇航 申请人:重庆大学