光伏发电接入配电网对供电可靠性的影响.docx

光伏发电接入配电网对供电可靠性的影响李斌1,2，铁生年2（1.河海大学能源电气工程学院，江苏南京210098；2.青海大学光伏中心，青海西宁810016）摘要：太阳能的随机性和光伏电池组件的故障，对接入光伏发电的配电网供电可靠性会产生一定影响。为评估接入光伏发电的配电网供电可靠性，分析光伏电源接入配电网的方式，引入了具有降额状态的三状态模型。根据供需平衡原则，采用短期分析方法计算负荷点的孤岛概率，建立了接入光伏发电配电网供电可靠性分析模型，并通过算例分析了所建立模型的有效性。正确考虑光伏电源接入配电网后的孤岛作用，可以提高配电网供电的可靠性。关键词：光伏发电；负荷点孤岛概率；供电可靠性；配电系统中图分类号：TM615；TM74文献标志码：A文章编号：1671-5292（2014）12-1781-04DOI:10.13941/ki.21-1469/tk.2014.12.003引言智能电网兼容分布式可再生能源发电系0（3）光伏发电并网运行当配电网潮流发生变化时，会引起配电线路继电保护的误动或拒动，从而降低配电系统供电的可靠性。光伏发电并网后，原配电网能够在配电网主电源或线路发生故障的情况下为部分负荷供电。同时，在配电网的支撑下，降低了由于光伏系统输出功率不稳定对供电可靠性的影响。本文主要分析光伏发电并网运行方式下，配电网供电的可靠性。2光伏发电并网供电可靠性计算2.1光伏电源可靠性模型图1为表示光伏电源可靠性的三状态模型[7]。λ统，将信息和电力网络相结合，可促进光伏发电的合理接入[1]。光伏发电的间歇性，对配电系统结构和运行将产生影响[2]。在光伏发电系统工作运行时段，不同负荷的需求会有所变化。在孤岛运行方式中，光伏发电容量不一定能满足负荷的需求。因此，光伏发电的间歇性及孤岛运行方式使光伏发电并网供电的可靠性分析变得复杂。接入配电网的光伏发电系统在孤岛运行中须考虑持续供电概率问题[3]。本文研究了接入光伏发电的配电网供电可靠性，指标进行了定量分析。1光伏发电接入配电网的方式并对其可靠性全额运行状态全额停运状态光伏系统接入配电网有以下3种方式[4]。（1）光伏系统作为备用电源当配电网出现故障时光伏系统投入运行，其供电范围以及故障停电时间由光伏发电容量及启动时间确定。由于受光照资源的制约，其供电范围不大，且投资成本较高。（2）配电网作为备用电源当光伏发电功率不足或负荷较大时，由配电网补充其功率的不足；当光伏发电功率过剩时，富余的电量注入配电网。这种接入方式能够满足配电网的供需平衡。μλfμdμfλd降额运行状态图1具有降额状态的三状态模型Fig.1Athreestatesmodelwithderatingstate模型中，降额运行状态是指因太阳辐射变化或组件部分故障时，光伏发电系统在降额状态下运行。光伏发电降额运行时间由太阳辐射变化引起降额运行时间和组件部分故障引起的降额运行时间组成。收稿日期：2014-06-04。基金项目：青海省重点实验室发展专项资金项目（2014-Z-Y31）。作者简介：李斌（1971-），男，副教授，研究方向为可再生能源发电技术。E-mail：Bin_li920723@163.com·1781·可再生能源2014，32（12）光伏发电系统运行在三状态的概率由式（1）计算：可以进行孤岛操作；②不考虑光伏电源对故障电流和保护的影响；③负荷统一分布在供电线上，每一段线路上的负荷都等效成一个负荷点。光伏电站未接入辐射状配电网中，如果负荷点上游供电线路出现故障，导致负荷点停电，光伏发电并网后，负荷点供电发生变化。假设SEi，SEj段之间为计划孤岛划分范围，如果供电线路SEi上游段发生故障，导致负荷点LPi停电，光伏发电接入配电网后，通过操作隔离开关，可继续向负荷供电。与原有的配电网可靠性分析相比，负荷点的故障率和故障平均停电持续时间发生了变化。当光伏发电系统降额运行至最低出力状态时，与储能系统配合，将光伏发电白天工作时段分成多个时间间隔，每个时间间隔设为Tk。在时间间隔Tk内负荷点LPi的孤岛运行概率：TnPn=T（n=1，2，3）（1）式中：Pn为光伏发电系统处在各状态的概率；Tn为光伏发电处在各状态的时间；T为统计时间。光伏输出功率随时间变化。在孤岛运行方式中，负荷的需求不一定与光伏功率输出一致。若要达到功率的供需平衡，须进行负荷的增减。三状态可靠性模型引入降额运行状态可反映光伏发电功率输出随时间的变化。根据光伏系统功率输出状态来调整光伏发电的供电区域，在一定程度上能反映光伏发电系统的实际功率输出。光伏发电系统降额运行状态与储能结合，有利于计划孤岛的形成。通常储能系统容量有限，光伏发电并网须要考虑光伏电源保持孤岛持续供电的概率问题。将光伏发电连续工作的时间划分为多个时间相同间隔的时间段，根据光伏发电的输出功率和负荷