基于時序模擬的并網(wǎng)型微網(wǎng)可靠性評估方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于時序模擬的并網(wǎng)型微網(wǎng)可靠性評估方法，該方法先以風速威布爾分布模型為基礎(chǔ)，接著基于風電機組輸出功率特性曲線計算出風電機組的時序出力；然后建立儲能系統(tǒng)的時序充放電模型；最后根據(jù)微電網(wǎng)孤島運行方式下的負荷削減策略提出新的可靠性指標，利用該方法對現(xiàn)有的并網(wǎng)型微網(wǎng)進行可靠性模擬評估，其計算方便，結(jié)果直觀，可以有效掌握并網(wǎng)型微網(wǎng)的供電可靠性。
【專利說明】基于時序模擬的并網(wǎng)型微網(wǎng)可靠性評估方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到電力系統(tǒng)可靠性評估技術(shù)，具體地說，是一種基于時序模擬的并網(wǎng)型微網(wǎng)可靠性評估方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源和環(huán)境問題日益受到人們的關(guān)注。常規(guī)能源不僅資源有限，甚至造成嚴重的環(huán)境污染，與可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能環(huán)保的科學策略相悖。為了減少對環(huán)境的影響，滿足不斷增長的能源需求，以新能源發(fā)電為基礎(chǔ)的微電網(wǎng)也受到電力企業(yè)和用戶的關(guān)注，而微電網(wǎng)的可靠性及其對電網(wǎng)、用戶的影響成為近幾年微電網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的重要研究課題之一。由于微電網(wǎng)的接入,配電網(wǎng)輻射狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基本特點因此而改變，由一個簡單的單電源供電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變成為多電源供電的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。微電網(wǎng)中含有各種類型的新能源，輸出功率和運行特性更多的與外界環(huán)境相關(guān)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)更加復(fù)雜的運行特點和控制策略。并網(wǎng)型微電網(wǎng)可以在并網(wǎng)和孤島兩種運行方式間靈活的切換，在實際運行過程可能產(chǎn)生潮流的雙向流動，增加系統(tǒng)不確定性的同時，也直接影響微電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)特性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本文提出一種基于時序模擬的并網(wǎng)型微網(wǎng)可靠性評估方法，該方法可以通過歷史風速數(shù)據(jù)，對風電機組、柴油機組以及儲能系統(tǒng)所組成的并網(wǎng)型微網(wǎng)的可靠性進行評估，通過建立儲能系統(tǒng)的時序充放電模型；研究了微電網(wǎng)孤島運行方式下的負荷削減策略并提出新的可靠性指標，使得并網(wǎng)型微網(wǎng)的可靠性評估更加直觀，具體技術(shù)方案如下:
[0004]一種基于時序模擬的并網(wǎng)型微網(wǎng)可靠性評估方法，按照以下步驟進行:
[0005]步驟1:根據(jù)電網(wǎng)中各個元件的故障率，隨機生成各個元件的無故障工作時間，并選擇無故障工作時間最小的元件作為故障元件；
[0006]步驟2:根據(jù)步驟I所選擇的故障元件的修復(fù)率，確定修復(fù)時間；
[0007]步驟3:根據(jù)步驟I所選擇的故障元件，利用故障遍歷搜索，將故障元件所影響的負荷分為a, b, c, d四類,其中:
[0008]a類負荷:故障元件對其沒有影響，無須停電；
[0009]b類負荷:停電時間為隔離開關(guān)操作時間Tgl ；
[0010]c類負荷:停電時間為步驟2所計算出的元件修復(fù)時間；
[0011]d類負荷:為微網(wǎng)內(nèi)部負荷；
[0012]針對b類負荷和c類負荷，分別累計停電時間和停電次數(shù)；
[0013]針對d類負荷，作如下處理:
[0014]步驟3-1:孤島數(shù)據(jù)初始化，令計時器t = 1，孤島運行儲能系統(tǒng)充滿時的容量為Qranain，儲能最小容量限制為Qmin，所切負荷為Ished,初始為空集；微電網(wǎng)內(nèi)部剩余負荷為Iranain，初始為微電網(wǎng)內(nèi)的所有負荷；
[0015]步驟3-2:按照Psum⑴=Σ Pwtg(t)+ Σ Pdgs(t)計算t時刻微電網(wǎng)內(nèi)部所有電源的輸出功率，其中，PWTe(t)為風電機組輸出功率,通過風電機組功率特性曲線表達式計算，Pdgs (t)為柴油機組輸出功率；
[0016]步驟3-3:根據(jù)時序負荷曲線，計算t小時內(nèi)微電網(wǎng)內(nèi)負荷的需求功率I\(t)；
[0017]步驟3-4:判斷是否滿足PJt) ( Psum⑴，若是，則Iraiiain不停電；儲能充電Qin =Psum (t) -Pl (t)，累計儲能剩余容量Qranain = Qremain+Qin,轉(zhuǎn)至步驟3-6 ;若否，則進入步驟3-5 ；
[0018]步驟3-5:當 PL(t) >Psum(t)時，儲能系統(tǒng)放電 Pbat (t) ；^PL(t) Psum⑴+Pbat ⑴，則微電網(wǎng)正常供電；否則進行負荷削減，更新Ism和Irarain，累計所切負荷停電次數(shù)和停電時間；累計儲能剩余容量Qranain = Qremain-Pbat (t)；
[0019]步驟3-6:判斷t是否等于故障修復(fù)時間,若否,令t = t+Ι,返回步驟3-2 ;若是，返回步驟I循環(huán)操作，直至所設(shè)評估時間全部運行；
[0020]步驟4:根據(jù)統(tǒng)計出的各個負荷點的停電次數(shù)和停電時間，確定各個負荷點以及微電網(wǎng)孤島運行的可靠性指標。
[0021]作為進一步描述， 所述步驟I中，根據(jù)電網(wǎng)中元件數(shù)量生成一組隨機數(shù)δ i，δ P…，Sn，并按照Ti = -1nSi7^i計算每個元件的無故障工作時間，其中，Xi為第i個元件的故障率，i = I~η, η為電網(wǎng)中元件數(shù)量。
[0022]再進一步描述，步驟2中，故障元件選定后，產(chǎn)生一隨機數(shù)X’按照I； = -1nx/ μ計算出故障元件的修復(fù)時間，其中μ為所選故障元件的修復(fù)率。
[0023]為了更好的模擬風電機組的輸出功率特性曲線，風電機組輸出功率Pwtc⑴的計算方式如下:
[0024]首先，以風速歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用威布爾分布模型擬合實際風速概率分布，其累計分布函數(shù)和概率密度函數(shù)為:

【權(quán)利要求】
1.一種基于時序模擬的并網(wǎng)型微網(wǎng)可靠性評估方法，其特征在于按照以下步驟進行: 步驟1:根據(jù)電網(wǎng)中各個元件的故障率，隨機生成各個元件的無故障工作時間，并選擇無故障工作時間最小的元件作為故障元件； 步驟2:根據(jù)步驟I所選擇的故障元件的修復(fù)率，確定修復(fù)時間； 步驟3:根據(jù)步驟I所選擇的故障元件，利用故障遍歷搜索，將故障元件所影響的負荷分為a，b，c，d四類，其中: a類負荷:故障元件對其沒有影響，無須停電； b類負荷:停電時間為隔離開關(guān)操作時間Tgl ； c類負荷:停電時間為步驟2所計算出的元件修復(fù)時間； d類負荷:為微網(wǎng)內(nèi)部負荷； 針對b類負荷和c類負荷，分別累計停電時間和停電次數(shù)； 針對d類負荷，作如下處理: 步驟3-1:孤島數(shù)據(jù)初始化，令計時器t = 1，孤島運行，儲能系統(tǒng)充滿時的容量為Qraiiain，儲能最小容量限制為Qmin，所切負荷為Isted，初始為空集；微電網(wǎng)內(nèi)部剩余負荷為Iranain，初始為微電網(wǎng)內(nèi)的所有負荷； 步驟3-2:按照Psum(t) =E Pwtg(t)+ Σ Pdgs (t)計算t時刻微電網(wǎng)內(nèi)部所有電源的輸出功率，其中，PffTG (t)為風電機組輸出功率，通過風電機組功率特性曲線表達式計算，Pdgs (t)為柴油機組輸出功率； 步驟3-3:根據(jù)時序負荷曲線，計算t小時內(nèi)微電網(wǎng)內(nèi)負荷的需求功率I\(t)；步驟3-4:判斷是否滿足(t) ( Psum (t)，若是，則lMain不停電；儲能充電Qin =Psum (t) -Pl (t)，累計儲能剩余容量Qranain = Qremain+Qin,轉(zhuǎn)至步驟3-6 ;若否，則進入步驟3-5 ；步驟 3-5:當 I\(t)>Psum(t)時，儲能系統(tǒng)放電 Pbat (t) ；^PL(t)彡 Psum(t)+Pbat ⑴，則微電網(wǎng)正常供電；否則進行負荷削減，更新Ished和Irarain，累計所切負荷停電次數(shù)和停電時間；累計儲能剩余容量仏―=Qremain-Pbat (t)； 步驟3-6:判斷t是否等于故障修復(fù)時間，若否，令t = t+Ι，返回步驟3-2 ;若是，返回步驟I循環(huán)操作，直至所設(shè)評估時間全部運行； 步驟4:根據(jù)統(tǒng)計出的各個負荷點的停電次數(shù)和停電時間，確定各個負荷點以及微電網(wǎng)孤島運行的可靠性指標。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時序模擬的并網(wǎng)型微網(wǎng)可靠性評估方法，其特征在于:所述步驟I中，根據(jù)電網(wǎng)中元件數(shù)量生成一組隨機數(shù)S1,..., δη，并按照Ti = HnSi/Xi計算每個元件的無故障工作時間，其中，Xi為第i個元件的故障率，i =丨?n，n為電網(wǎng)中元件數(shù)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于時序模擬的并網(wǎng)型微網(wǎng)可靠性評估方法，其特征在于:步驟2中，故障元件選定后，產(chǎn)生一隨機數(shù)X，按照I； = -W μ計算出故障元件的修復(fù)時間，其中μ為所選故障元件的修復(fù)率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時序模擬的并網(wǎng)型微網(wǎng)可靠性評估方法，其特征在于，風電機組輸出功率Pwtc(t)的計算方式如下: 首先，以風速歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用威布爾分布模型擬合實際風速概率分布，其累計分布函數(shù)和概率密度函數(shù)為:
F(v) = l-eMv,c'i]
f{v) = klc-(vlc)k-l-Q{~{y'cU 式中:v為風速；k和c分別為威布爾分布的形狀參數(shù)和尺度參數(shù)； 然后按照:

P(A + Bxv + Cxv1) V., <v<Vr

P=\PV <v<V
rrcoO其他 建立風電機組時序出力模型，其中，v^u。。分別為風電機組的切入風速、額定風速和切出風速A風電機組的額定功率，A、B及C為參數(shù)式，計算方式為:
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.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時序模擬的并網(wǎng)型微網(wǎng)可靠性評估方法，其特征在于，儲能系統(tǒng)充放電管理方式如下: 首先，設(shè)定儲能系統(tǒng)的最大充電功率為Pctmax，最大放電功率為Pdctdmax，則充電狀態(tài)Pbat ⑴(P ch-max?
放電狀態(tài)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 建立儲能模型，其中Qraiiain為儲能的剩余容量；Qmin、Qmax分別為儲能的最小、最大容量限制Jtjp為孤島運行時間；PWTC(t)、Pdgs(t)、Pl(t)分別為t時刻風電機組、柴油機組及負荷的功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時序模擬的并網(wǎng)型微網(wǎng)可靠性評估方法，其特征在于，步驟4中的可靠性指標包括: A:孤島平均首次持續(xù)運行時間，其計算方式為:
=,ξ7^ _孤島形成到第一次切負荷的運行時間的總和
^511島運行總次數(shù) 其中，Topii為第i次孤島首次持續(xù)運行的時間；Nis為微電網(wǎng)形成孤島運行的總次數(shù)； B:孤島運行穩(wěn)定率，其計算方式為:Ns孤島成功運行的總次數(shù)R-二t=孤島運行總次數(shù)x 100/0其中，Ns為孤島模式下所有負荷均不停電的總次數(shù)。
【文檔編號】H02J3/00GK104167734SQ201410437999
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】謝開貴, 胡博, 王楊, 余娟, 任洲洋, 王蔓莉, 郭宇航 申請人:重慶大學