分布式电源孤岛划分的研究

摘要：随着电力技术的不断提高，在配电网中大量接入了分布式电源（DG），传统的配电网发生了变革性的改变。论述了DG的研究背景及研究现状，分析了含DG的配电网孤岛划分的策略，并指出了今后研究的问题和方向。

关键词：分布式电源;孤岛划分

1.研究背景

随着社会的不断发展与进步、新能源技术的不断提高，在传统的配电网中引入了分布式电源（distributed generation，DG），为电力系统注入了新的活力。DG以独有的环保性和经济性成为提高能源综合利用率的有效途径，但越来越多DG的加入，使得配电网发生了变革性的改变，原有的一些电网系统与体制在当今复杂的网络体系下难以再适用。

目前很多DG并网后是基于不影响配电网运行的准则而存在的，这就大大地影响了DG的运行，也忽视了DG的作用与意义。孤岛运行是DG并网后出现的新的运行方式，当配电网发生故障后，由DG单电源向负荷供电形成一个区域性的孤岛自我运行，这种孤岛运行方式不但可以提高供电的可靠性，也可以将DG 的作用发挥到最大。所以研究含DG的配电网故障后的孤岛运行方法不但有利于电网的运行控制，也有利于DG 的发展，能做到将资源利用最大化。

2.分布式电源孤岛划分研究现状

对含DG的配电网进行合理的孤岛划分，讨论不同的孤岛结果对配电网的影响，能够保证配电网安全运行，提高可靠性。同时可以减少停电带来的经济损失，排除故障，提高供电效率。对此诸多国内外学者研究了含DG 的配电网孤岛问题，采用不同的算法对配电网进行孤岛划分，讨论分析不同的DG种类对孤岛的影响有何不同，就孤岛形成、孤岛控制和孤岛优化等进行研究。配电系统发生故障后，首先要保证一级负荷的供电安全，再考虑二级和三级负荷的需求。此時主电源不在供电，配电系统可以划分为若干孤岛，进行孤岛运行，由DG代替主电源进行小范围供电，这样可以降低配电网中的重要负荷因故障失电而产生连锁反应，造成重大经济损失，危害人民安全，并且能够为系统的恢复争取足够的时间。含DG的配电区域孤岛运行模式可在如下场景中发挥优势 ①上游电网因故障或停电检修而造成缺电停电;②因天气状况造成线路或者电力系统设备发生故障;③电力系统电压崩溃。因此研究配电网的孤岛优化划分，提高电力系统的安全性及可靠性，保证DG发挥最大的作用。

3.分布式电源孤岛划分策略

1.缩短电网停电时间，提高配电网的可靠性

胡哲晟等[1]通过引入“虚拟节点”和“虚拟需求”，建立了新的配电网模型-支路方向可变，保证了配电网岛运行区域的连通性，保持了配电网闭环设计开环运行的结构特点。所提出的基于有向图型的孤划分策略，可以对不同运行状况的孤岛区域进行有效划分，将图论的概念与数学划方法相结合，建立了有效的孤岛划分模型，当发生故障时，断开相应的开关使配电网按照提前划分的孤岛区域进行运行，恢复对非故障区域失电负荷的供电，有效地缩短了电网停电时间。

2. 减小停电范围，降低经济损失。

余浩斌等[2]研究了可黑启动的DG ， 在配电网发生故障后，利用DG的紧急黑启动功能，形成计划孤岛区域从而实现转移关键负荷，此策略有效保证在配电网发生故障后，关键负荷仍能正常运行。易新、陆于平[3]以DG为研究重点内容，在满足孤岛电网功率平衡的前提下，采用启发式搜索算法进行孤岛划分。使用该算法得出结论，在含DG的配电网发生故障时， 孤岛电网的运行方式可有效的减小停电范围，降低经济损失。邱剑洪等构建了以岛内功率平衡为约束， 以运行时保有停电损失费用最大的孤岛为目标的划分策略， 搜索得到最优的孤岛划分策略。结合不同用户的停电损失函数、系统中节点的平均故障率和节点负荷等因素，计算节点的停电损失费用，以节点停电损失费用为目标函数和岛内功率平衡为约束条件，搜索停电损失费用最小的孤岛，全面考虑系统的重要元素，使得故障后系统经济损失最小。

张帆等[4]首先对失电区域建立孤岛划分模型，简化负荷节点信息，引入功率圆的概念，通过搜索孤岛划分的可行域，形成孤岛划分矩阵，进而建立孤岛划分求解方法，实现故障后配电网失电区域的负荷恢复，其策略在于考虑负荷损失最小的配网孤岛划分策略。

3. 保证电网稳定性，提高供电可靠性

曾佳斌、张巍等[5]对含DG的环网状的配电网进行孤岛划分研究，以破圈法的角度，将环网解开，将孤岛划分问题转化为数学模型，即求取连通图的最小生成树问题。其算例结果可以有效的保证电网在断电后稳定的运行，提高供电可靠性。张东生分析了含DG配电网的结构特点与运行时的各项指标，将孤岛划分问题转化为网络中各个相互联系的社团问题。实现故障时能够快速切换到孤岛模式，加强电网的稳定性。为解决配电网中的孤岛划分问题，提出了一种两阶段的算法解决方案。其计算结果表明，该方法在保证基本电力负荷稳定性和提高用电率方面具有良好的效果。

4.总结

综上所述，目前现有文献中分布式电源孤岛划分方法多种多样，算法也是各有各的特点，策略也各有不同，但这些策略中都有考虑不周的一些问题，如未考虑孤岛的位置以及供电恢复的问题，未考虑到采用智能算法导致结果的随机性而无法满足工程要求等等。在研究分析时，要根据我国辐射状网络运行的特点，最大程度地体现出分布式电源的优势，不能针对某一电网模式而使方法具有了局限性。

参考文献：

[1] 胡哲晟，郭瑞鹏，蓝海波，等. 基于有向图的含分布式电源配电网孤岛划分模型[ J ] . 电力系统自动化，2015，39（14） ：97-104.

[2] 余浩斌，梅红兴，程浩忠，等. 考虑分布式电源孤岛运行的配电网故障恢复研究[ J ] . 水电能源科学，2015，33（11） ：192-196.

[3]易新，陆于平.分布式发电条件下的配电网孤岛划分算法[J].电网技术，2006，30（7）：49-54

[4]张帆，杨翾，商佳宜，高璐，李榛，陈致远，张震雷.考虑负荷损失最小的配网孤岛划分策略研究[J].高压电器，2021，57（04）：181-188.

[5]曾佳斌，张巍，李晓英，孙坡.基于破圈法的含分布式电源配电网孤岛划分方法[J].电站系统工程，2019，35（01）：15-19.

作者简介：王涵（1998.08.26），男，汉族，江苏宿迁市人，毕业单位：南京工程学院，研究方向 ：电力及自动化。