由表可知,关键负荷的故障率指标λ和停电时间指标U在微网引入后得到了有效的改善,以Shelter为例,其λ指标由3.23次/a减小到1.16次/a,U指标由5.90 h/a减小到2.79 h/a,改善程度均在50%以上。每次故障的持续时间指标r有所上升,这是因为随着微网接入,仅有少数严重的故障能造成关键负荷停电,其修复时间相对一般故障往往更长,从而造成指标r上升。
以下进一步分析微网整体及微网临近区域的可靠性,微网(区域)停电频率MIFI、微网(区域)供电可用率MSAP及微网(区域)缺供电量MESI的评估结果。从表3可以看到,引入微网对不同区域的可靠性具有显著的改善效果,以MIFI指标为例,引入微网后,微网1、2和区域3、4的MIFI指标分别减小了1.5614、2.1133,1.8651次/(户˙a)和1.5583次/(户˙a),改善程度分别达到57.36%、63.91%、43.75%和48.15%;可见,微网区域的改善程度更为明显。此外, 通过对微网等值电源/ 负荷可靠性指标(ESLI ) 进行评估可知, 微网1 、2 的ESLI 分别为2946.21 MWh和7062.23 MWh,均远大于0,即微网对外呈现等值电源状态。区域3和区域4每年的总需求电量为Etotal=8.30×104 MWh,微网1、2的ESLI分别占Etotal的3.55%和8.51%,因此,微网能给区域3、4提供一定的支援,通过指标ESLI这种支援作用得以定量化的评估。
从系统整体来看,微网对可靠性的改善效果也十分显著。其中指标SAIFI、SAIDI和EENS分别由引入微网前的3.3525次/(户˙a)、6.63 h/(户˙a)和94.94MWh减小到1.6955次/(户˙a)、3.69 h/(户˙a)和58.54 MWh,改善程度分别为49.43%、44.34%和38.34%。
综上所示, 通过对关键负荷、不同区域及系统整体可靠性指标的评估及分析可知,通过配置微网可以显著的提高微网区域的可靠性,同时微网还能为临近区域提供支援,提高临近区域的可靠性水平;较传统配电系统,含微网的主动配电系统可靠性水平显著提高。
3.3 响应负荷与储能装置及其协调优化
为进一步考察需求响应与储能装置及其协调优化对主动配电系统可靠性的影响,上述算例系统做以下修改:①将接入的分布式电源用风机替代,风机的额定功率为2MW;②为风机配置容量为0.96MWh的储能装置,其充放电策略为满足充放电约束的前提下,微网内发电大于负荷则放电,反之充电。以下基于上述计算条件,针对不同的方案进行计及需求响应与储能装置协调优化的主动配电系统可靠性评估。然后,分别从传统可靠性指标、微网指标、需求响应相关指标等方面对评估结果进行分析。各评估方案定义如下:
方案1:不考虑负荷需求响应,分布式电源供电优先级由其到负荷的电气距离决定;
方案2 : 考虑负荷需求响应, 将节点L106(Emergency center所在的节点)作为关键负荷节点,另外选取L104、L105、L107,L109及L115作为可转移负荷,L131,L132及L133为可中断负荷。
方案3:基于方案2,考虑储能装置充放电策略的优化,储能装置充电优先于可转移和可中断负荷,且仅在关键负荷供电无法得到保证时放电。
3.3.1 传统可靠性指标
各评估方案下对系统可靠性指标的评估结果如表5所示。
对比可知,由于将微网中的分布式电源改为风机,同时减小了分布式电源容量,微网对系统可靠性指标的改善程度降低。其中,接入微网后的EENS指标由表中的58.54 MWh增加到表中的89.06 MWh。此外,从表中可以看出,需求响应和储能装置的充放电策略可以改善含微网主动配电系统的可靠性,以SAIFI指标为例,引入需求响应后,其降低了2.27%;引入需求响应和储能装置充放电策略优化后,其降低了3.51%。
综上所述,需求响应及储能装置充放电策略的优化对传统的系统可靠性指标改善有限,以下基于负荷可靠性指标的评估结果进行进一步分析。图6给出了直观的比较结果,从图中可以看到随着需求响应的引入(从方案1到方案2),关键负荷可靠性有显著的提高,其次是可转移负荷,而可中断负荷的可靠性提升不明显。储能装置充放电策略优化引入(从方案2到方案3)后,可转移负荷与可中断负荷的可靠性有所下降。