一种用于评估微电网运行可靠性的方法及系统与流程

技术特征：

1.一种用于评估微电网运行可靠性的方法，其特征在于，包括：

设定微电网可靠性分析周期及每次蒙特卡洛仿真时段长度，求取蒙特卡洛仿真的总抽样次数；

进行抽样次数的迭代计算，获取微电网当前次抽样对应的抽样时段的可为负荷供电的总电量和负荷需求量；

获得该抽样时段考虑储能装置情况下的负荷缺电时长期望值；

若抽样次数不大于总抽样次数，继续进行抽样次数的迭代计算；否则，退出抽样迭代，并计算微电网可靠性分析周期内微电网的电力不足概率和负荷缺电时长期望值，对微电网运行可靠性进行评估。

2.根据权利要求1所述的一种用于评估微电网运行可靠性的方法，其特征在于：根据公式(1)，求取蒙特卡洛仿真的总抽样次数K，

K＝T/t (1)

其中，T为设定的微电网可靠性分析周期；t为设定的每次蒙特卡洛仿真时段长度。

3.根据权利要求1所述的一种用于评估微电网运行可靠性的方法，其特征在于：获取微电网当前次抽样对应的抽样时段的可为负荷供电的总电量和负荷需求量，

可为负荷供电的总电量，包括当前次抽样对应的抽样时段，配电网向微电网内负荷提供的容量；微电网内可控分布式电源集合内可控分布式电源向微电网内负荷提供的容量；微电网内不可控分布式电源集合内不可控分布式电源向微电网内负荷提供的容量；

负荷需求量，通过采用正态分布来表征负荷的不确定性，包括得到负荷的概率密度函数和具有不确定性的负荷期望值，考虑负荷分布随机性和负荷概率密度，获得该抽样时段具有不确定性的负荷期望值，所述具有不确定性的负荷期望值为负荷水平的描述。

4.根据权利要求3所述的一种用于评估微电网运行可靠性的方法，其特征在于：当前次抽样对应的抽样时段，配电网向微电网内负荷提供的容量是基于马尔可夫链蒙特卡洛法，获得该抽样时段不可控可再生分布式电源的出力抽样，进而求取的；

微电网内可控分布式电源集合内可控分布式电源向微电网内负荷提供的容量，可控分布式电源采用运行和停运两种状态模型，其最大发电输出功率由可用装机容量决定，对于第i个分布式电源，运行状态下δ_i＝1，停运状态下δ_i＝0，可控分布式电源的故障率和修复时间分布，分别由历史统计数据获得；

微电网内不可控分布式电源集合内不可控分布式电源向微电网内负荷提供的容量，不可控分布式电源采用多态模型来模拟，对于第i个不可控分布式电源的期望发电功率P_UCi的求取，应用马尔可夫链蒙特卡洛法确定，计算各状态发生的概率δ_Gi以及相互间的转移率λ_ij求取公式为，如公式(2)、公式(3)所示，

${\mathrm{\δ}}_{Gi}=\underset{i=1}{\overset{K_G}{\Σ}}{T}_{Gii}/\underset{j=1}{\overset{K_G}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{K_G}{\Σ}}{T}_{Gij}---\left(2\right)$

${\mathrm{\λ}}_{ij}=\frac{f_{ij}}{{\mathrm{\δ}}_{Gi}}---\left(3\right)$

其中，K_G为多个不可控分布式电源聚类后间歇性输出功率状态数，T_Gii为输出功率停留在状态i的持续时间，T_Gij为输出功率由状态i转移到状态j之前，停留在状态i的总时间，f_ij为在微电网可靠性分析的周期内输出功率由状态i转移到状态j的次数；当前次抽样对应时段的第i个不可控分布式电源的发电期望值P_UCi，根据公式(4)所示，

$P_{UCi}==\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{E}_n(p_k=s_j|p_{k-1}=s_i)---\left(4\right)$

其中，N为状态转移抽样次数，s_i和s_j分别为不可控分布式电源的发电状态，p_k-1为前一阶段不可控分布式电源的发电状态抽样值，p_k为当前阶段不可控分布式电源的发电状态抽样值；E_n表示由状态为s_i转变为状态为s_j的发电状态期望值；

当前次抽样对应的抽样时段的可为负荷供电的总电量，通过公式(5)得到，

$P_S=P_{PCC}{\mathrm{\δ}}_{PCC}+\underset{i\∈{\mathrm{DG}}_C}{\Σ}{P}_{Ci}{\mathrm{\δ}}_i++\underset{i\∈{\mathrm{DG}}_{UC}}{\Σ}{P}_{UCi}---\left(5\right)$

其中，P_PCC为配电网向微电网内负荷提供的容，δ_PCC为配电网可向微电网供电的运行状态，DG_C为微电网内可控分布式电源集合，P_Ci为微电网内第i个可控分布式电源在δ_i运行状态下的最大发电输出功率，DG_UC为微电网内不可控分布式电源集合，P_UCi为微电网内第i个不可控分布式电源的抽样发电量。

5.根据权利要求3所述的一种用于评估微电网运行可靠性的方法，其特征在于：所述负荷的概率密度函数，如公式(6)所示，

$f\left(L_k\right)=\frac{1}{\mathrm{\σ}\sqrt{2\mathrm{\π}}}\exp \[-\frac{1}{2}{\left(\frac{L_k-{\mathrm{\μ}}_i}{\mathrm{\σ}}\right)}^2\],(-\mathrm{\∞}\<L_k\<+\mathrm{\∞})---\left(6\right)$

其中，f(L_k)为微电网内负荷的概率密度函数，σ为负荷水平的标准差，μ_i为微电网中的第i个负荷水平整体分布的均值，L_k为负荷需求量，如公式(7)所示，

L_k＝L_i，其中

其中，ξ为(0,1)上均匀分布的随机数，I为抽样ξ负荷水平所对应的负荷水平的概率密度，T_i为第i级负荷水平，δ_Li为第i级负荷水平L_i的概率，其通过公式(8)得到，

δ_Lj＝T_Lj/T (8)

其中，T_Lj为第j级负荷水平的时间长度；T为微电网可靠性分析周期，且有其中M为负荷水平的分级数；

具有不确定性的负荷期望值，如公式(9)所示，

L_σ＝(3ζσ+L_k) (9)

其中，L_σ为具有不确定性的负荷期望值，ζ为(-1,1)上均匀分布的随机数。

6.根据权利要求1所述的一种用于评估微电网运行可靠性的方法，其特征在于：获得该抽样时段考虑储能装置情况下的负荷缺电时长期望值，具体过程如下，通过公式(10)，计算得到负荷缺电时长期望值LOLE_k，

${\mathrm{LOLE}}_k=I_k\·\underset{j=1}{\overset{N_L}{\Σ}}{T}_j(P_G,L_{\mathrm{\σ}j})---\left(10\right)$

其中，I_k为当前次抽样中考虑储能装置情况下的电力不足量状态标识，可通过公式(11)得到，

$I_k=\left\{\begin{array}{ccc}0& if& {\mathrm{DNS}}_k=0\\ 1& if& {\mathrm{DNS}}_k\>0\end{array}\right.---\left(11\right)$

其中，DNS_k＝max{0,L_σ-P_S}，Lσ为当前次抽样具有不确定性的负荷期望值，P_S为当前次抽样对应时段向微电网内负荷提供的容量；

N_L是由于供电不足导致的受影响负荷数量，L_σj为受影响负荷j的期望值；T_j(P_S,L_σj)描述当前次抽样中在供电缺损电量为DNS_k情况下，受影响负荷j的停电持续时间；考虑在发电不足时刻，储能装置可以提供供电，T_j(P_S,L_σj)通过公式(12)得到，

$T_j(P_G,L_{\mathrm{\σ}j})=\frac{T_t}{L_{\mathrm{\σ}j}-P_G}max\{0,(L_{\mathrm{\σ}j}-P_G-DDI)\}---\left(12\right)$

其中，DDI为抽样时常微电网内储能设备平均放电深度指标，通过公式(13)得到，

$DDI=\frac{1}{N_b}\underset{i=1}{\overset{N_b}{\Σ}}{\mathrm{ED}}_i---\left(13\right)$

其中，N_b为储能设备在微电网可靠性分析周期内的放电次数统计，ED_i为储能装置在第i次放电过程中允许的最大放电量，当储能装置荷电状态SOC达到警戒下限时，ED_i＝0。

7.根据权利要求1所述的一种用于评估微电网运行可靠性的方法，其特征在于：计算微电网可靠性分析周期内微电网的电力不足概率和负荷缺电时长期望值，对微电网运行可靠性进行评估，具体过程如下，

(1)根据公式(14)，计算得到微电网可靠性分析周期内微电网的电力不足概率λ_MG，

${\mathrm{\λ}}_{MG}=\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{i=K}{\Σ}}{I}_k---\left(14\right)$

其中，I_k为当前次抽样中的电力不足量状态标识，K为蒙特卡洛仿真的总抽样次数；

(2)根据公式(15)，计算得到微电网可靠性分析周期内微电网的负荷缺电时长期望值LOLE_MG，

${\mathrm{LOLE}}_{MG}=\underset{k=1}{\overset{K}{\Σ}}{\mathrm{LOLE}}_k---\left(15\right)$

其中，K为蒙特卡洛仿真的总抽样次数、LOLE_k为当前次抽样由于间歇性电源输出功率的不稳定，导致的负荷缺电时长期望值；

(3)根据微电网可靠性分析周期内微电网的电力不足概率λ_MG、微电网可靠性分析周期内微电网的负荷缺电时长期望值LOLE_MG，通过公式(16)求取微电网内平均停电用户数，通过公式(17)求取微电网供电可靠性，实现对微电网的可靠性评估，

微电网内平均停电用户数＝微电网内用户数×λ_MG (16)

8.一种用于评估微电网运行可靠性的系统，其特征在于：为评估微电网运行可靠性的方法的运行载体，包括

总抽样次数计算模块，用于通过设定微电网可靠性分析周期及每次蒙特卡洛仿真时段长度，计算得到总抽样次数；

第一计算模块，用于计算得到微电网当前次抽样对应的抽样时段的可为负荷供电的总电量和负荷需求量；

第二计算模块，用于计算得到该抽样时段考虑储能装置情况下的负荷缺电时长期望值；

抽样次数判断模块，用于判断当前的抽样次数是否不大于总抽样次数；

计算及评估模块，用于在抽样次数大于总抽样次数时，计算得到微电网可靠性分析周期内微电网的电力不足概率和负荷缺电时长期望值，对微电网运行可靠性进行评估；

所述总抽样次数计算模块的输出端与抽样次数判断模块的总抽样次数输入端相连接，所述第一计算模块、第二计算模块的数据输出端分别计算及评估模块的数据输入端相连接，所述抽样次数判断模块判断输出端与计算及评估模块的启动使能端相连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于评估微电网运行可靠性的系统，其特征在于：所述总抽样次数计算模块，根据公式(1)，求取蒙特卡洛仿真的总抽样次数K，

K＝T/t (1)

其中，T为设定的微电网可靠性分析周期；t为设定的每次蒙特卡洛仿真时段长度。

10.根据权利要求8所述的一种用于评估微电网运行可靠性的系统，其特征在于：所述第一计算模块，用于计算得到微电网当前次抽样对应的抽样时段的可为负荷供电的总电量和负荷需求量，

可为负荷供电的总电量，包括当前次抽样对应的抽样时段，配电网向微电网内负荷提供的容量；微电网内可控分布式电源集合内可控分布式电源向微电网内负荷提供的容量；微电网内不可控分布式电源集合内不可控分布式电源向微电网内负荷提供的容量；

负荷需求量，通过采用正态分布来表征负荷的不确定性，包括得到负荷的概率密度函数和具有不确定性的负荷期望值，考虑负荷分布随机性和负荷概率密度，获得该抽样时段具有不确定性的负荷期望值，所述具有不确定性的负荷期望值为负荷水平的描述。

11.根据权利要求10所述的一种用于评估微电网运行可靠性的系统，其特征在于：当前次抽样对应的抽样时段，配电网向微电网内负荷提供的容量是基于马尔可夫链蒙特卡洛法，获得该抽样时段不可控可再生分布式电源的出力抽样，进而求取的；

微电网内可控分布式电源集合内可控分布式电源向微电网内负荷提供的容量，可控分布式电源采用运行和停运两种状态模型，其最大发电输出功率由可用装机容量决定，对于第i个分布式电源，运行状态下δ_i＝1，停运状态下δ_i＝0，可控分布式电源的故障率和修复时间分布，分别由历史统计数据获得；

微电网内不可控分布式电源集合内不可控分布式电源向微电网内负荷提供的容量，不可控分布式电源采用多态模型来模拟，对于第i个不可控分布式电源的期望发电功率P_UCi的求取，应用马尔可夫链蒙特卡洛法确定，计算各状态发生的概率δ_Gi以及相互间的转移率λ_ij求取公式为，如公式(2)、公式(3)所示，

${\mathrm{\δ}}_{Gi}=\underset{i=1}{\overset{K_G}{\Σ}}{T}_{Gii}/\underset{j=1}{\overset{K_G}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{K_G}{\Σ}}{T}_{Gij}---\left(2\right)$

${\mathrm{\λ}}_{ij}=\frac{f_{ij}}{{\mathrm{\δ}}_{Gi}}---\left(3\right)$

其中，K_G为多个不可控分布式电源聚类后间歇性输出功率状态数，T_Gii为输出功率停留在状态i的持续时间，T_Gij为输出功率由状态i转移到状态j之前，停留在状态i的总时间，f_ij为在微电网可靠性分析的周期内输出功率由状态i转移到状态j的次数；当前次抽样对应时段的第i个不可控分布式电源的发电期望值P_UCi，根据公式(4)所示，

$P_{UCi}==\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{E}_n(p_k=s_j|p_{k-1}=s_i)---\left(4\right)$

其中，N为状态转移抽样次数，s_i和s_j分别为不可控分布式电源的发电状态，p_k-1为前一阶段不可控分布式电源的发电状态抽样值，p_k为当前阶段不可控分布式电源的发电状态抽样值；E_n表示由状态为s_i转变为状态为s_j的发电状态期望值；

当前次抽样对应的抽样时段的可为负荷供电的总电量，通过公式(5)得到，

$P_S=P_{PCC}{\mathrm{\δ}}_{PCC}+\underset{i\∈{\mathrm{DG}}_C}{\Σ}{P}_{Ci}{\mathrm{\δ}}_i++\underset{i\∈{\mathrm{DG}}_{UC}}{\Σ}{P}_{UCi}---\left(5\right)$

其中，P_PCC为配电网向微电网内负荷提供的容，δ_PCC为配电网可向微电网供电的运行状态，DG_C为微电网内可控分布式电源集合，P_Ci为微电网内第i个可控分布式电源在δ_i运行状态下的最大发电输出功率，DG_UC为微电网内不可控分布式电源集合，P_UCi为微电网内第i个不可控分布式电源的抽样发电量。

12.根据权利要求10所述的一种用于评估微电网运行可靠性的系统，其特征在于：所述负荷的概率密度函数，如公式(6)所示，

$f\left(L_k\right)=\frac{1}{\mathrm{\σ}\sqrt{2\mathrm{\π}}}\exp \[-\frac{1}{2}{\left(\frac{L_k-{\mathrm{\μ}}_i}{\mathrm{\σ}}\right)}^2\],(-\mathrm{\∞}\<L_k\<+\mathrm{\∞})---\left(6\right)$

其中，f(L_k)为微电网内负荷的概率密度函数，σ为负荷水平的标准差，μ_i为微电网中的第i个负荷水平整体分布的均值，L_k为负荷需求量，如公式(7)所示，

L_k＝L_i，其中

其中，ξ为(0,1)上均匀分布的随机数，I为抽样ξ负荷水平所对应的负荷水平的概率密度，T_i为第i级负荷水平，δ_Li为第i级负荷水平L_i的概率，其通过公式(8)得到，

δ_Lj＝T_Lj/T (8)

其中，T_Lj为第j级负荷水平的时间长度；T为微电网可靠性分析周期，且有其中M为负荷水平的分级数；

具有不确定性的负荷期望值，如公式(9)所示，

L_σ＝(3ζσ+L_k) (9)

其中，L_σ为具有不确定性的负荷期望值，ζ为(-1,1)上均匀分布的随机数。

13.根据权利要求8所述的一种用于评估微电网运行可靠性的系统，其特征在于：所述负荷缺电时长期望值计算模块，用于计算得到该抽样时段考虑储能装置情况下的负荷缺电时长期望值，具体过程如下，通过公式(10)，计算得到负荷缺电时长期望值LOLE_k，

${\mathrm{LOLE}}_k=I_k\·\underset{j=1}{\overset{N_L}{\Σ}}{T}_j(P_G,L_{\mathrm{\σ}j})---\left(10\right)$

其中，I_k为当前次抽样中考虑储能装置情况下的电力不足量状态标识，可通过公式(11)得到，

$I_k=\left\{\begin{array}{ccc}0& if& {\mathrm{DNS}}_k=0\\ 1& if& {\mathrm{DNS}}_k\>0\end{array}\right.---\left(11\right)$

其中，DNS_k＝max{0,L_σ-P_S}，Lσ为当前次抽样具有不确定性的负荷期望值，P_S为当前次抽样对应时段向微电网内负荷提供的容量；

N_L是由于供电不足导致的受影响负荷数量，L_σj为受影响负荷j的期望值；T_j(P_S,L_σj)描述当前次抽样中在供电缺损电量为DNS_k情况下，受影响负荷j的停电持续时间；考虑在发电不足时刻，储能装置可以提供供电，T_j(P_S,L_σj)通过公式(12)得到，

$T_j(P_G,L_{\mathrm{\σ}j})=\frac{T_t}{L_{\mathrm{\σ}j}-P_G}max\{0,(L_{\mathrm{\σ}j}-P_G-DDI)\}---\left(12\right)$

其中，DDI为抽样时常微电网内储能设备平均放电深度指标，通过公式(13)得到，

$DDI=\frac{1}{N_b}\underset{i=1}{\overset{N_b}{\Σ}}{\mathrm{ED}}_i---\left(13\right)$

其中，N_b为储能设备在微电网可靠性分析周期内的放电次数统计，ED_i为储能装置在第i次放电过程中允许的最大放电量，当储能装置荷电状态SOC达到警戒下限时，ED_i＝0。

14.根据权利要求8所述的一种用于评估微电网运行可靠性的方法，其特征在于：所述计算及评估模块，对微电网运行可靠性进行评估，具体过程如下，

(1)根据公式(14)，计算得到微电网可靠性分析周期内微电网的电力不足概率λ_MG，

${\mathrm{\λ}}_{MG}=\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{i=K}{\Σ}}{I}_k---\left(14\right)$

其中，I_k为当前次抽样中的电力不足量状态标识，K为蒙特卡洛仿真的总抽样次数；

(2)根据公式(15)，计算得到微电网可靠性分析周期内微电网的负荷缺电时长期望值LOLE_MG，

${\mathrm{LOLE}}_{MG}=\underset{k=1}{\overset{K}{\Σ}}{\mathrm{LOLE}}_k---\left(15\right)$

其中，K为蒙特卡洛仿真的总抽样次数、LOLE_k为当前次抽样由于间歇性电源输出功率的不稳定，导致的负荷缺电时长期望值；

(3)根据微电网可靠性分析周期内微电网的电力不足概率λ_MG、微电网可靠性分析周期内微电网的负荷缺电时长期望值LOLE_MG，通过公式(16)求取微电网内平均停电用户数，通过公式(17)求取微电网供电可靠性，实现对微电网的可靠性评估，

微电网内平均停电用户数＝微电网内用户数×λ_MG (16)