含微电网的新型配电网供电可靠性分析

胡菊香

【摘要】为了满足不断增长的电力需求，电网的规模随之扩大，在推动供电量增大的同时，超大规模电网的弊端也逐渐凸显出来，不仅投资巨大，而且对于故障的抵抗能力也相对较差，一旦出现问题，造成的影响和后果都是十分严重的。在这种情况下，为了对电力生产以及传输的成本进行控制，实现资源的优化配置，利用分布式电源，组建微电网，成为解决上述问题的主要方式之一。将微电网作为一个整体进行相应的管理和控制，通过对区域内分布式电源的协调，能够有效削弱单个电源对于配电网整体的负面影响，提升供电的可靠性和安全性。

【关键词】微电网；新型配电；可靠性

1、微电网的概念和特点

微电网是电力系统中一个全新的概念，是在当前新的发展形势下，在供电可靠性需求的带动下产生和发展起来的，是一种综合了分布式电源技术、电力电子技术、可再生能源技术等的小型配电网络，主要组成部分包括分布式电源（也称微源）、储能装置、负荷以及管理系统。在实际操作中，微电网主要是以某一个区域为对象，将存在于区域范围内的分布式电源和用电负荷通过一定的方式进行连接，构成一个小型的配电网络，以管理系统实现统一的管理和控制，对外则表现为一个相对独立的整体，电力系统由无数个相对独立的微电网构成。在这种情况下，当微电网中的网络结构或者负荷容量出现变化时，根据管理系统采集到的信息，可以实现对分布式电源的调节和控制，从而保证配电网供电的可靠性、灵活性和稳定性。不仅如此，在微电网中，还可以运用可再生能源，在一定程度上减少电网的备用容量，因此与传统电网相比，具有更好的经济效益。当电网中出现故障和安全事故时，仅仅会对其所处的微电网造成影响，对于大电网的影响极小，能够有效保证供电的可靠性。

微电网的特点主要体现在以下几个方面：一是在电网内部，各种管理装置包括电压控制器、能量管理器等，对于微网的运行起着相应的控制作用，从而保证微电网的稳定可靠运行；二是对外的独立性和统一性，在实际运用中，微电网存在着联网运行和孤岛运行两种方式。正常情况下，微电网处于联网运行的状态，能够实现不同微网之间功率的双向流动；而一旦大电网出现问题，供电质量无法满足电力用户的实际需求，则微电网能够通过静态开关，实现与大电网的分离，实现孤岛运行，从而保证自身供电的可靠性。在微电网孤岛运行时，通过对分布式电源的协调和控制，可以保证电压以及频率的稳定，实现重要负荷的正常供电。而在大电网恢复正常后，微网可以重新实现联网运行；三是微电网可以直接独立接入到大电网中，也可以通过嵌套的方式，与其他相互连接。通过相应的开关设备，可以将一个微网分解成多个孤岛，每一个孤岛都具备独立运行的能力，也可以将多个微网分裂为多层孤岛。对于大电网而言，可以将微电网看做是一个负荷，也可以将其看做一个电源。

2、含微电网的新型配电网供电可靠性分析

2.1供电可靠性

简单来讲，配电网供电的可靠性，是指在保证电能质量的前提下，配网对于电能传输和分配的连续性和稳定性能够满足电力用户的实际需要。对于用户而言，可以将其理解为希望无论在何种情况下，电力系统都不会出现问题和故障，都能够连续且充足地供给具备正常电压以及频率的电力能源。在配网运行中，影响其供电可靠性的因素是多种多样的，应该得到电力工作人员的重视，做好配电网供电可靠性的评估工作。

2.2可靠性评估指标

与常规电网相比，微电网的运行方式是非常灵活的，这也使得供电可靠性的评估变得更加困难。通常情况下，对于配网供电可靠性进行评估的质量，分为负荷型指标和系统指标，前者主要包括年停电频率、负荷点年平均停电时间、平均停电持续时间等；后者则包括系统平均停电频率指标（SAIFI）、系统平均停电持续时间指标（SAIDI）、用户平均停电持续时间指标（CAIDI）、平均供电可用率指标（ASAI）以及期望缺供电量（EENS）、平均负荷不可靠性指标（ASUI）等。

在对含微电网的新型配电网供电可靠性进行评估时，考虑到微电网的两种运行状态，在其联网运行时，将配网看做一个统一的整体，而当其孤岛运行时，则将微电网与配电网分别考虑，将相关数据综合起来，得到总的系统指标。而在特定情况下，也可以将微电网看做是一个小系统，对其进行单独的可靠性评估，以对微电网孤岛运行的可靠性进行分析和衡量。

2.3算例分析

以IEEE RBTS-Bus6配电网为例，对其供电可靠性进行分析。在该配电系统中，存在有4条主馈线、64条线路、46个节点、40个负荷点、40个熔断器以及38个用户端变压器。其中11kV线路的故障率为0.065，采用常规手段，需要5h的时间进行修复；33kV线路故障率0.046，采用常规手段，需要8h的时间进行修复；变压器故障率0.015，采用常规手段，需要200h的时间进行修复；隔离开关动作时间为1h，重构过程约1.5h。在系统中加入微电网，假定微电网内部的线路以及连接馈线上所有的故障都会导致微电网的孤岛运行，并按照相关研究结果，将孤岛失效率设置为0.3。则在进行计算的过程中，为了提升结果的准确性和直观性，忽略分支线路上的变压器故障，同时仅仅针对中压配网负荷点的可靠性进行分析。

在40个负荷点上，逐一加上容量为2.5MW的微电网，对微电网加装前后配电系统可靠性指标的变化进行计算。考虑到馈线F1与F2中的微电网对于馈线F4上的负荷并不存在任何影响，为了保证结果的直观性，便于进行分析，将存在于馈线F4上的负荷设定为左半系统，其余为右半系统。加装微电网后，不同负荷点中的可靠性指标存在着不同的变化。这里选择EENS指标，进行相应的对比分析。

为了方便对EENS指标进行评估和考核，在4条馈线上，分别选择负荷点6、13、15、33，对微电网进行架设。然后对架设微电网后的新的配电网系系统进行可靠性指标的计算，对不同发载比（RGL）下系统的可靠性指标进行对比分析。

2.4结果分析

（1）在配网中应用微电网结构，可以改善用户可靠性指标，降低一般故障以及自然灾害对于用户的影响。

（2）可以对部分非微电网用户的供电可靠性进行改善，由于必须等待故障隔离，因此仅限于停电时间指标。

（3）发载比越大，可靠性的提升越多，不过过大的发载比会影响微电网并网的稳定运行，导致微电网建设成本的增大。

（4）将多个用户负荷点组建成相应的微电网，能够对配电网的可靠性进行显著改善。微电网距离重构线路越近，则越能够有效降低线路重构的难度，网外用户离微电网越远，得到的改善效果越差或者基本没有改善。

（5）当前，国家电网公司对于配电网的可靠性指标有着非常明确的要求，在微电网加入后，可以显著提升配电网运行的可靠性，同时有着足够的裕度，可以安排更多的计划停电检修，保证电力系统的安全稳定运行。

3、结语

总而言之，微电网凭借其自身先进且智能化的技术体系与设备，可以极大地改善用户和配电系统的供电可靠性，强化电力系统应对突发故障和抵御自然灾害的能力。因此，含微电网的新型配电网在可靠性方面较传统配电网更高，可以保证电网的安全稳定运行，减少故障和隐患对于大电网的影响。虽然在实际应用中，部分功能受技术条件的限制暂时无法实现，但是相信伴随着电力科学技术的发展，微电网必然会得到广泛的应用和普及。