含分布式电源的配电网供电可靠性评估方法研究

张凯

长园深瑞继保自动化有限公司 广东 深圳 518057

引言

随着社会的不断进步以及经济的快速发展，电力客户对实际提供的电能质量所提出的现实要求也在不断提高。配电系统在当前整个电力系统当中处于一个末端的位置，并且配电系统在实际运行过程中的可靠性也成为影响电能质量的一个非常关键的因素，因此研究分布式发电对整个配电系统供电可靠性评估具有重要的现实意义。

1 分布式发电技术概述与特点分析

1.1 分布式发电技术概述

当前提到的分布式发电，指的是分布在电力客户附近的一种发电方式，分布式发电的单机容量一般都是1MW，而分布式发电的总装机容量一般都会低于10MW。这种分布式发电方式能够独立于国家公共电网之外，为电力客户提供电能供应，且能够接入到现有的配电网络中去，能够与国家公共网络合并到一起为电力客户提供所需要的电能。分布式发电方式也实现了节约发电，而当前分布式发电方式在实际应用过程中配备了节约能源的发电装置，主要有下面几种，分别是微型燃气轮机、风力发电、太阳能光伏发电以及燃料电池等，因为分布式发电方式具有非常多种类的解决能源的发电方式，因此分布式发电方式在当前是一种可以利用的多种能源发电技术。

1.2 分布式发电的现实特点

1.2.1 分布式发电相关设备的实际容量以及体积相比较其他类型的发电方式来说都比较小，因此在一些地形、地质情况都比较复杂的偏远地区都能够比较容易寻找到分布式发电较为适合的安装地点。对于我国的一些较为偏僻并且经济不够发达的地区来说，如果能够安装规模比较小的分布式发电装置，那么这种装置所实际具有的小型化、建设周期较短的特点非常有利于该地区的电能供应工作。分布式发电装置的实际启动所需反应时间非常短，一般情况下只需要几秒钟的时间，并且实际的出力效果可以按照小时的标准来进行科学的调节。

1.2.2 分布式发电可以在很大程度上提高配电网的运行可靠性。分布式发电形式在当前作为备用电源的形式来为电力客户实现电能供应，当电能的价格出现峰谷时，能够在很大程度上保证电网供电工作的可靠性，有效减少电力客户在电费方面的成本。如果较为大型的配电网出现一定程度的故障时，分布式电源就能够察觉到配电网的故障，然后自动启动断开装置，从而使得分布式电源能够与存在故障问题的配电网及时分开，分布式电源就能够独立地为电力客户提供电能的供应。

1.2.3 分布式发电方式对于周边环境所造成的污染程度比较小，对于电能的实际利用率高。分布式电源在实际应用过程中可以切实地通过多种循环的有机融合以及对电能能源综合梯形的科学利用，能够使电能能量的实际利用率达到百分之七十到百分之九十，在电能实际供应过程中，还可以充分地利用风力、水力、潮汐以及地热等天然的可再生资源实现电能的分布式发电。在电能实际供应过程中，不需要再考虑不可再生能源面临的枯竭问题，与此同时，这种可再生能源大多数都是清洁能源，这些清洁能源的应用能够在很大程度上减少有害气体、温室气体以及固体废弃物的实际排放。

1.2.4 发布式发电在各个电能的实际供应者之间能够被引入到一个较为成熟的竞争机制当中，并且在各个电能的实际供应者之间能够被引入到一个较为成熟的竞争机制当中，电能客户在使用电能的过程中实现最大程度的经济实惠。因此，当前分布式发电方式对于较为传统的电力供应公司来说，既是一个非常大的转型发展机遇，也给自身的发展带来了非常严峻的挑战。

2 含有分布式电源的新型配电网的可靠性评估

因为当前分布式电源的实际接入，针对传统方法需要做出切实的变化，在以往针对配电网的可靠性评估过程中，配电网被认为是一种非常典型的辐射式供电方式，也就是配电网当中的馈线主要是由较为单一的电源点实现电能的供应[1]。如果配电网中的任何一条馈线出现了一定程度的故障问题，这都会导致馈线后面的负荷全部出现停运现象。在这样现实前提下，当前分布式电源的实际接入，配电网的供电结构发生了非常大的变化，比较明显的就是配电网在实现电能供应的过程中，发电方式从以往的辐射式转变成了遍布电源与电能客户之间实现真正互联互通的网络，如果馈线出现了一定程度的故障问题，配电网就很有可能会出现孤岛的运行方式。

当前含有分布式电源的配电网的可靠性评估不论是在评估方法的应用方面还是可靠性模型的实际选择方面都会发生非常大的变化。如何对现有配电网的可靠性水平实现定量的评估，如何评估分布式电源对当前配电网可靠性的实际影响，都是当前配电网在进行电能供应过程中需要迫切需要解决的现实问题。

2.1 分布式电源的可靠性评估模型

当前分布式发电方式的一次能源呈现出了非常强的多样化特征，并且各种形式的分布式电源在进行电能供应过程中的具体功率输出特性也并不是完全相同。分布式电源在电能供应过程中的输出功率与以往较为传统的电源相比较，电源的输出功率更小，并且在进行电源实际输出过程中具有比较强的间接性以及随机性。分布式电源在进行电能供应过程中所实际呈现出来的运行方式以及接入位置都具有非常强的灵活性。因此，要对含有一定分布式电源的配电网进行可靠性的具体评估工作。

在当前非常多的文献综述当中，大都只集中研究了分布式电源本身所具有的现实特点以及优势与劣势，并没有较为深入地研究分布式电源与整体配电网之间可能产生的相互影响，并且能够将分布式电源的具体发电、负荷以及相关保护装置作为一个整体来建立起相关的可靠性评估模型的具体研究工作并没有相关的发表文献。因此，当前的供电单位要想能够切实准确地建立起分布式电源的可靠性模型，还需要相关的技术人员针对上述提到的现实问题展开更进一步的研究以及分析工作。

2.2 分布式电源的孤岛划分

一旦遭遇了配电网停电状况，包含了分布式电源的城市供应电网也将会和主配电网分离，尽管分开了，但是其中包括有分布式电源的配电网还是可以继续向目前的供应电网当中的部分负荷地区进行电力的实际供给，这样一来就成了所谓的分布式电源孤岛。孤岛实际上是指把分布式能源引进到配电网当中所产生的一个新的工作模式[2]。尽管当前的孤岛类型在实际工作环境中，对设备内部实际负载的电源稳定性具有十分关键的现实意义，不过当前关于分布式电源孤岛类型的具体界定还是要较为广泛的考虑到当前分布式电源输出功率的随机性，及其设备本身所存在的环境因素造成的实际问题，同时也由于当前分布式电源孤岛类型的存在，这对以往比较单一的配电网的稳定性指标，也造成了相当程度的适应性偏差。针对分布式电源孤岛的最初标准是IEEE929:2000[30-31]，这个标准要求配电网在进行电能供应的过程中尽可能地避免孤岛运行情况的出现。

目前，针对现有孤岛的实际划分策略以及内部可靠性具体指标的计算受到了当前电力部门的广泛关注，但是就现阶段的实际情况，针对孤岛实际划分的相关策略仅仅只是从该功率的平衡性出发，充分地参考到当前微网控制技术的切实发展以及微网控制技术在实际应用过程中呈现出来的运行状态的具体过渡，这样的策略并不够精细，反而非常粗糙，这样的策略在实际应用过程中并不能完全地呈现出应有的效果，传统配电网的可靠性指标是否能够适用一些情况仍然存有疑问。

2.3 负荷以及元件可靠性参数的不确定性

负荷特性对供电设备的实际安全性具有十分关键的作用，但常规的安全性评价方法和当前的分布式供电系统在开始投入了相应设备，导致以后的安全性评价结果往往都不是完全一致，因为前者通常只需要先把相关的负荷计算成一定数值的形式，之后再加以平均的取值甚至计算尖峰所实际对应的负荷数据；但是在现实情况中，按照相应的函数方法对现有元件在具体使用环境中产生的可靠性数据，通常也要取一定的期望值。不过，对于当前的确定性负荷变化及其相关的单元可靠性数据而言，它根本就无法更加合理地满足当前分布式电力在具体使用流程中所表现出的动态特性，尤其是在当前孤岛的实际工作模式下，因此，供电机构最好也要能同时针对当前的负载随机化及其相关单元本身的稳定性参数变化而产生的不确定性，进行更加严格的管理操作。

目前针对城市负荷随机波动所开展的具体研究，一般是在比较全面地剖析了城市负荷及其自身历史数据的现实基础上，再通过统计方法和启发式的预测方式来加以科学的解决，不过随着当前城市微网及其相关智能配电网络系统的迅速发展，负荷和城市供电网间所实际产生的相互作用也会显得越来越密切，将会直接导致现有信息所进行的实时采集工作在实际开展过程中将会更加的方便。在这样现实情况面前，针对负荷的建模工作也会随之发生新的变化，如果仅仅通过现有的区间概念来解决相关元件可靠性参数的不确定性问题存在有非常大的片面性。

3 未来研究的具体展望

首先，对于包含了分布式能源的新型配电网的可靠性指标进行了比较广泛的探讨。对于可靠性的指标定义，是不是可以具备相当高的真实性将会在较大程度上直接关系到相关评价体系的准确性[3]。目前，在我国还有相应的地方电力部门和行业，也都缺乏关于包含分布式能源系统安全性评价的相应指标，而且使用了以往比较常规的系统安全性评价方法，在通常情形下也都已经不可以对系统运用的相关功能和系统的安全性情况做出相对精确的评价。此外，如果进行了必要的调查和深入研究过后证明新的可靠性指标体系中存在着相当高的科学性，那么它也将会十分有助于向当前的运行人员提供更为针对性地改进对策，以确保当前带有分布式电源的新建配电网安全、可靠、高效运行。因此，有关的研究机构也必须在能够提供具有正确评价其安全性能的新可靠性指标体系下，才可以更加具体地开展安全性评价工作。

其次，已经构建起多种电源形式的配电网路安全性评价的具体模式，并且有着相对高效的精确计算。在当前新建的城市配电网络当中，分布式网络结构的电源一旦连接在相应的城市配电网络之中并可以进行顺利操作时，将会和已有城市配电网络实现相互依存，这样一来就能够切实地将相应的分布式电源自身所实际具有的良好性能在应用过程中发挥到极致。通过对含有分布式电源的新城市配电系统自身的可靠性进行评价，就一定要能够彻底克服以往比较单一的新城市供电系统以及基于配电网自身电源辐射型系统的安全性评估方法所实际存在的技术局限，从而可以研发出比较快速以及具有比较高精确性的可靠性评价的具体算法，这样就可以真正的构建出一整套具有分布式能源的新配电网的安全性评价的具体技术方法以及分析方式，进而有效提高其评价结果的真实性和准确性。

4 结束语

综上所述，本文重点介绍了分布式发电的实际概念以及相关特点，并且着重分析了当前分布式电源的接入对现有电网可靠性评估工作的具体影响，同时在分析当前研究工作重点、要点以及在研究工作过程中存在的现实问题提出有效的解决措施。最后提出了针对当前含有分布式电源的新型配电网的可靠性指标的具体研究对策，以此来有效提高配电网供电可靠性。