含高渗透率可再生能源的配电网可靠性分析

以高渗透率可再生能源接入配电网为背景,分析分布式电源的渗透率对所接入系统的供电模式以及可靠性分析的影响。在建立光伏、风电、储能以及含有家用电动汽车充电桩的负荷模型的基础上,提出以分布式电源为中心的区域供电模式、故障影响分析和功率匹配策略;并基于序贯蒙特卡洛随机模拟方法,设计配电网可靠性评估算法;最后采用所提出的算法对改进后的IEEE RBTS Bus2进行可靠性评估,通过算例分析给出区域供电模式下的可靠性指标,并对比不同可再生能源对可靠性指标的影响,为含高渗透率可再生能源的配电网的可靠性分析以及电源规划提供参考。     

基于序贯蒙特卡洛法的直流配电网可靠性评估与预测

针对接地系统+双极运行的直流配电网,通过分析系统运行方式、元件寿命、分布式电源输出功率等方面对电网可靠性的作用机理,并基于校正模型和序贯蒙特卡洛法,利用模拟数据与历史数据,实现直流配电网的可靠性评估与校正以及可靠性预测值的空间特性分析与研究;最后,利用校正模型偏差和故障率预测参数对其未来10年可靠性进行预测,分析预测值的空间分布特性,算例证明了该方法的有效性。     

基于TPNT含风电场发输电组合系统可靠性评估

为克服含风电场可靠性评估中需已知风速分布函数的缺点,提出了一种基于三阶多项式正态变换(TPNT)的非序贯蒙特卡洛模拟法评估含风电场发输电系统的可靠性。在已知风速历史数据或风速分布函数的情况下,通过TPNT构建风速随机变量与标准正态分布变量的关系,进而利用标准正态分布函数的性质产生具有任意数量的具有指定相关性的风速样本,并应用于风电场接入的发输电系统可靠性计算中。通过算例分析验证了TPNT应用于发输电系统可靠性计算中的适用性。在此基础上,从风速相关性、额定容量、风资源强度和风电场位置四个角度分析了风电场接入对可靠性的影响。为含风电场发输电系统可靠性的评估提供了新思路。     

电动汽车接入方式对配电网静态电压稳定裕度的影响分析

电动汽车负荷具有随机性、间歇性和源荷两重性,当其大规模无序接入配电网时,对电网的安全稳定和经济运行将产生严重影响。本文分析了不同类型电动汽车用户的行为特性,建立了电动汽车功率需求模型,采用蒙特卡洛法预测了未来配电网中各类电动汽车负荷的时空分布规律,在此基础上提出了配电网对电动汽车适应能力的测评方法。以IEEE33节点配电网应用为例,分析了电动汽车充电负荷在不同接入方式下对电网静态电压稳定裕度的影响。     

基于可靠性约束的风-光-储微网容量优化配置对配电网可靠性影响分析

从经济性角度,基于序贯蒙特卡洛模拟法评估含风-光-储微网配电网的可靠性。采用一个能准确表征风-光-储微网对配电网可靠性贡献的新指标——微网孤岛运行时间大于主网故障时间的概率作为可靠性约束条件。以风-光-储微网等年值投资费用最低为目标函数,建立风-光-储微网容量优化配置模型。采用模拟退火粒子群优化算法,优化配置风-光-储微网容量。针对RBTS-BUS6 F4算例系统,分析不同可靠性约束条件下风-光-储微网对配电网可靠性的影响。结果表明,优化配置风-光-储微网容量,既可有效减少微网的投资费用,又可提高配电网的供电可靠性;新的可靠性约束条件能很好地反映风-光-储微网对配电网可靠性的影响程度。     

光伏发电系统建模及对配电网可靠性影响研究

针对影响光伏发电系统出力的两个因素(光照辐射强度和光伏组件温度)分别建立相应的时序数学模型。引入运行状态系数(operation state coefficient,OSC)表征设备运行状态对光伏发电系统出力的影响。将光照资源的波动性和设备的运行状态相结合,得出光伏发电系统的多状态时序出力模型。采用序贯蒙特卡罗法,对含光伏发电系统的配电网进行可靠性评估,通过不同的指标来衡量光伏发电系统对配电网可靠性的影响。研究表明,光伏发电系统接入配电网后能有效提高配电网的供电可靠性。     

大规模潮流能发电接入电网的调峰充裕性评估

随着潮流能发电技术日趋成熟,大规模的潮流能发电系统将并网运行。潮流能发电系统的输出功率每天随时间在零和最大功率之间变化,这对电网的调峰能力提出了新的挑战。文章基于非序贯蒙特卡洛模拟方法,通过计算调峰不足概率指标对大规模潮流能并入电网条件下的电网调峰充裕度进行评估,研究潮流能极限接入功率,并与风电接入后系统的调峰充裕性进行比较,由于潮流能的可预测性,潮流能的接入对系统调峰充裕度的影响远远小于风力发电。通过对IEEE-RTS32机测试系统进行仿真分析,验证了所提方法的可行性和有效性。     

考虑电动汽车充电负荷的配电网运行风险控制与优化

针对大规模充电负荷接入导致配电网运行风险增大,需要控制和优化的问题,采用加权分布熵为指标来评估配电网的运行风险,基于此提出了配电网接纳电动汽车极限辆数的评估方法,并由此建立了各节点接纳能力评估模型;基于优化潮流分布的原理,提出了通过网络重构和闭环运行来改善配电网运行风险的方法;根据节点脆弱程度提出了充电负荷接入节点优化方法来改善配电网的运行风险。仿真算例分析了配电网接纳电动汽车的极限辆数,并研究了网络重构、闭环运行和充电负荷接入节点优化对配电网运行风险的改善效果。仿真结果表明,该方法优化效果明显,可为控制和改善配电网运行风险提供参考。     

智能配电网互动性评估指标体系研究

建立智能配电网互动性评估指标体系是评估智能配电网互动性水平、科学指导互动性发展的基础。分析了分布式电源、微电网、储能装置、电动汽车等接入配电网改变了能量的平衡模式是智能配电网互动的驱动力,分析了智能配电网互动性的结构包括信息互动、业务互动和能量互动,分析了互动为电网、电源和用户带来的多种效益,提出实现网源荷互动应解决的关键技术,基于以上研究建立相应的智能配电网互动性评估指标。最后对智能配电网的互动性建设提出了有益建议。     

光伏发电接入配电网对供电可靠性的影响

太阳能的随机性和光伏电池组件的故障,对接入光伏发电的配电网供电可靠性会产生一定影响。为评估接入光伏发电的配电网供电可靠性,分析光伏电源接入配电网的方式,引入了具有降额状态的三状态模型。根据供需平衡原则,采用短期分析方法计算负荷点的孤岛概率,建立了接入光伏发电配电网供电可靠性分析模型,并通过算例分析了所建立模型的有效性。正确考虑光伏电源接入配电网后的孤岛作用,可以提高配电网供电的可靠性。     

An overview of reliability models and methods for distribution systems with renewable energy distributed generation

This paper presents a review of reliability models and methods for estimating renewable energy resources influence on electrical generation availability. These models and methods may be used to evaluate the impacts on the distribution systems reliability of distributed generation integration, especially when they are based on renewable energy sources. For such, the paper presents the main characteristics of renewable resources models that have been developed for wind, small hydro, solar and biomass, and presents the main methods for reliability evaluation of distribution systems with such resources integrated. These evaluation methods may be based on analytical techniques, Monte Carlo simulation or hybrid approaches. The impact of distributed generation on the reliability of electric distribution systems depends mainly on the operational mode and the energy source in which it is based. The most uncertain case is related to generation based on renewable energy of intermittent nature where the generation availability depends on the availability of the energy source and the availability of the generating unit.     

电动汽车充电对住宅小区配电网的影响研究

世界范围内对环境保护的逐步重视以及化石能源的日益枯竭,推动了电动汽车的迅速发展。随着私人电动汽车的推广普及,其充电行为将改变系统原有的负荷特性,从而影响配电网的安全和经济运行。以城市住宅小区为研究对象,根据不同场景用户的充电行为建立小区电动汽车充电功率的蒙特卡洛计算模型,结合典型小区居民原始负荷特性,分析电动汽车充电对小区配电网的影响,并提出有效的需求侧管理策略,用以引导用户充电行为与系统安全可靠、削峰填谷需要的良性互动,使其提高对电网友好性的影响和削弱不良影响。     

Coordination control method of photovoltaic and energy storage for distribution network based on virtual substation

针对农村地区配电网供电可靠性低以及光伏扶贫政策下大规模分布式光伏接入引起的电压越限和潮流倒送问题,提出一种基于虚拟变电站模式的光储协调控制方法,结合河北省营里乡配电网实际工程案例,对不同运行方案下系统的稳态性能,如电压水平、网络损耗等进行了对比分析,并基于蒙特卡洛模拟验证了所提方法对农村配电网供电可靠性提升的有效性。     

坦克柴油机冷却系统使用可靠性特征量估计

为了掌握坦克柴油机冷却系统的使用可靠性,应用随机点过程模型对使用故障数据进行分布检验,提出自适应线性神经网络与蒙特卡罗模拟验证相结合的冷却系统可靠性特征量估计方法,求出新品柴油机和大修柴油机冷却系统的使用可靠性特征量,显示出两者具有不同的分布特点和变化趋势。     

配电网对电动汽车可接纳能力分析

随着新能源汽车保有量持续上涨,大规模电动汽车接入对城市配电网的安全稳定运行带来了一定影响,研究配电网对电动汽车可接纳能力十分迫切。该研究基于不同类型电动汽车性能参数和驾驶者行为特性建立了电动汽车充电功率需求模型,分析了一定规模电动汽车接入对配电网日负荷曲线的影响。设置了含电动汽车V2G和DG并网发电4种不同场景,从电压偏差和静态电压稳定极限两个方面定量分析了配电网对电动汽车的接纳能力,以IEEE33节点配电系统为例,对比了4种不同场景下配电网对电动汽车的接纳能力。     

深化调峰的电动私家车/出租车群组合优化充放电策略

文章提出一种深化调峰的私家车/出租车群组合优化充放电策略,该策略采用蒙特卡洛模拟法模拟私家车、出租车和公交车3种类型电动汽车充电负荷,分析不同类型电动汽车对电网负荷峰谷特性的影响。基于车主意愿差异确定车主对充电价格差和放电电价的响应特性,将电动汽车细分为V0G,V1G,V2G 3种类型,并计算出3种类型电动汽车数量。进而以负荷峰谷差和负荷方差最小为优化目标,决策求解各类型电动汽车充放电起止时刻。仿真算例结果表明:文章所提充放电策略能更好地激励各类型电动汽车积极参与调峰,可进一步减小负荷峰谷差。     

Offshore wind turbine reliability and operational simulation under uncertainties

The fast‐growing offshore wind energy sector brings opportunities to provide a sustainable energy resource but also challenges in offshore wind turbine (OWT) operation and maintenance management. Existing operational simulation models assume deterministic input reliability and failure cost data, whereas OWT reliability and failure costs vary depending on several factors, and it is often not possible to specify them with certainty. This paper focuses on modelling reliability and failure cost uncertainties and their impacts on OWT operational and economic performance. First, we present a probabilistic method for modelling reliability data uncertainty with a quantitative parameter estimation from available reliability data resources. Then, failure cost uncertainty is modelled using fuzzy logic that relates a component's failure cost to its capital cost and downtime. A time‐sequential Monte Carlo simulation is presented to simulate operational sequences of OWT components. This operation profile is later fed into a fuzzy cost assessment and coupled with a wind power curve model to evaluate OWT availability, energy production, operational expenditures and levelised cost of energy. A case study with different sets of reliability data is presented, and the results show that impacts of uncertainty on OWT performance are magnified in databases with low components' reliability. In addition, both reliability and cost uncertainties can contribute to more than 10% of the cost of energy variation. This research can provide practitioners with methods to handle data uncertainties in reliability and operational simulation of OWTs and help them to quantify the variability and dependence of wind power performance on data uncertainties.     

考虑分布式电源的输电网扩容规划方案研究

针对配电网规划目标的矛盾性与日益增加的不确定性问题,介绍了一种配电网扩容规划方法,利用多目标优化模型研究了输电网扩容规划优化问题,并采用蒙特卡洛法在给定发电扩容不确定、系统负荷和其他市场变量条件下评估配电网扩容规划方案的灵活性。     

复杂地形风电场非均匀入流条件研究

针对风电场入流条件受复杂地形影响非均匀分布的问题,提出了一种由风力机功率反推非均匀入流条件的方法。以均匀入流条件下复杂地形风场计算为基础,使用致动盘模型模拟风电场尾流效应,获得轮毂入流风速与致动盘平均风速的映射关系,再以致动盘平均风速为中间量,推导功率与轮毂入流风速的对应关系,最终反推非均匀入流条件。通过与CFD计算出的非均匀入流条件对比,误差在20%以内,验证了非均匀入流条件反推法的可行性,可为复杂地形风电场微观选址优化和功率预测提供理论依据。