1.3 多微网分层结构
主动配电系统中遍布间歇性分布式电源,为平抑其不确定性,间歇性分布式电源通常与储能装置、响应负荷等组成微网,作为整体运行。微网的运行具有一定的独立性,多个微网的接入便形成了主动配电系统多微网的分层结构。对含微网的主动配电系统进行可靠性评估时,考虑到微网有并网运行和孤岛运行两种状态,在微网并网运行时,应把含微网的配电系统作为一个整体进行研究,而在微网孤岛运行时,应将微网和配电系统的数据综合起来求得总的系统指标。在一定的情况下还可将微网当作一个小系统进行可靠性评估,以衡量微网孤岛运行的可靠性。因此,主动配电系统的可靠性评估模型和算法需要适用于多微网的分层结构,定量评估微网本身的可靠性水平及微网与主动配电系统相互作用对可靠性的影响。
1.4 主动式协调控制与管理
对分布式电源、储能装置及响应负荷等进行主动协调式控制与管理是主动配电系统的一大特征。主动式协调控制与管理彻底改变了传统配电系统被动接受电能的运行模式,对主动配电系统的可靠性有显著的影响。主动协调式控制与管理彻底颠覆了传统的用户角色、促进了由供方主导的电网向用户参与的互动电网的转变,同时引起网络潮流的双向流动。对响应负荷协调控制与管理将改变负荷曲线,而实际负荷曲线的改变将直接影响用户可靠性的评估结论。传统配电系统可靠性评估中通常采用无弹性的负荷模型,随着需求响应的引入,现有负荷可靠性模型已经不再适用。因此,如何计及主动式协调控制与管理的影响也是主动配电系统可靠性评估必须解决的问题。
综述所述,如何建立准确的间歇性分布式电源的可靠性评估模型,解决网络拓扑的改变及潮流的不确定性给可靠性评估带来的一系列问题,计及主动式协调控制与管理的影响,定量评估微网本身的可靠性水平及微网与主动配电系统相互作用对可靠性的影响,都是主动配电系统可靠性评估中面临的挑战。
2、主动配电系统的可靠性评估体系
针对上述挑战,本文作者基于已有研究基础,提出了主动配电系统可靠性评估体系,以下分别从主动配电系统可靠性评估的模型、评价指标及评估算法3个方面对评估体系进行详细介绍。
2.1 主动配电系统可靠性评估模型
可靠性评估模型是主动配电系统可靠性评估的基础,主要包括基于通用停运表的分布式电源多状态模型、基于虚拟电源的微网可靠性评估模型、响应负荷与储能装置的协调优化模型等。
2.1.1 基于通用停运表的分布式电源多状态模型
基于通用停运表的分布式电源多状态模型主要考虑以下因素:①分布式发电机一次能源的随机性和间歇性;②可再生能源转化系统的功率输出特性;③分布式发电系统自身故障率与修复时间的影响,容量为2MW的风力发电机停运表模型的示例如表1所示。
上述通用停运表模型反映了可再生资源变化引起的分布式电源功率输出的不确定性。另一个方面,基于通用停运表的分布式电源多状态模型具有较好的通用性。
当分布式电源为不同类型时,其有不同的额定容量和强迫停运率,通过应用通用停运表的并联卷积计算,可以得到不同类型机组的综合停运表。因此,该模型可以很容易处理不同类型、不同额定容量机组的情况,从而为含多分布式电源的主动配电系统可靠性评估奠定基础。此外,通过“两步采样”法,先对分布式电源状态进行采样,如果机组处于运行状态,再基于停运表模型对其输出功率进行采样,就可以同时计及分布式电源随机故障和输出功率的随机性。