直流配电网可靠性分析及优化措施研究

• 作 者: 郭昊旻
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 直流配电网 可靠性分析 冗余配置 分布式电源 开关优化

随着电力电子技术的快速发展,直流配电方式成为了未来配电网构建的可行方案。相比交流配电网,直流配电网传输容量更大,占用的供电走廊空间较少;能提供更好的电能质量;对于分布式光伏、电动汽车充电站以及大型数据中心等直流类型电源和负荷具备更好的接纳特性,减少中间换流环节损耗。直流配电网是配电网进一步发展的潜在方向之一,评估直流配电网可靠性对直流配电网的实际构建具有重要意义,因此本文对直流配电网进行了可靠性分析并提出相应的优化措施,主要研究内容如下:(1)首先,对应用在直流配电网内的新型电力电子设备进行了可靠性建模预测,获得相应的可靠性参数。并以MMC换流站作为典型设备进行电力电子设备的内部冗余配置分析,计算了关键设备在不同冗余元件、不同冗余度以及不同冗余运行方式下的可靠性指标,根据冗余配置的计算结果提出了相应的设备级优化配置方案。(2)其次,基于设备的可靠性参数,以解析的方法对不同结构直流配电网进行系统整体可靠性评估计算。对比直流配电网和交流配电网的可靠性指标差异,分析不同结构直流配电网的可靠性指标差异。并且计算了关键设备冗余以及换流开断一体化设备对系统整体可靠性的影响。从可靠性计算结果得出当前直流配电网的最优配置方案。(3)再次,建立了源-储-荷的时序仿真模型,并通过序贯蒙特卡洛模拟仿真计算了接入分布式电源的直流配电网可靠性。评估结果主要可以分为三个部分:对比分析了分布式电源接入前后的系统可靠性;考虑分布式电源不同连接位置以及容量配置下的系统可靠性;以不同的源-储配置方案接入的系统可靠性。根据评估结果提出适合于直流配电网的分布式电源配置方案。(4)最后,以设备可靠性参数、系统主体架构以及源-荷运行场景为基础,建立基于可靠性的直流配电网内开关优化模型,并通过带精英策略的改进自适应遗传算法进行模型求解。通过算例系统验证了开关优化配置模型以及求解算法的有效性。