一种孤岛微电网系统可靠性评估方法以及装置

技术特征：
1.一种孤岛微电网系统可靠性评估方法，其特征在于，所述方法包括：建立包含微型燃气轮机mt输出功率模型、风力发电机wtg输出功率模型、光伏pv输出功率随机模型、储能系统ess充放电模型及负荷综合时序模型的孤岛微电网系统；基于降低整体负荷削减量和削减概率为目标，建立孤岛微电网系统第一预设运行策略；基于时序蒙特卡洛模拟的可靠性评估算法对所述孤岛微电网系统运行在所述第一预设运行策略时的含失负荷概率lolp、平均供电可用率指数asai、系统平均停电持续时间指数saidi、系统平均停电频率指数saifi进行评估，生成所述孤岛微电网系统运行在所述第一预设运行策略时的第一运行状态持续时间序列；基于所述第一运行状态持续时间序列，分别分析所述孤岛微电网系统中pv和wtg配置比例对系统可靠性影响、pv、wtg与mt容量变化对系统可靠性影响、pv、wtg渗透率和ess容量变化对系统可靠性影响，完成对所述孤岛微电网系统运行在所述第一预设运行策略时可靠性评估。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，建立包含微型燃气轮机mt输出功率模型、风力发电机wtg输出功率模型、光伏pv输出功率随机模型、储能系统ess充放电模型及负荷综合时序模型的孤岛微电网系统，还包括：根据孤岛微电网系统的特点，建立孤岛微电网系统结构：p
l
(h)＝p
mt
(h) p
pv
(h) p
wtg
(h) p
ess
(h)其中，p
l
(h)为负荷总功率，p
pv
(h)为pv输出功率，p
mt
(h)为mt输出功率，p
wtg
(h)为wtg输出功率，p
ess
(h)为ess输出功率。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，建立包含微型燃气轮机mt输出功率模型、风力发电机wtg输出功率模型、光伏pv输出功率随机模型、储能系统ess充放电模型及负荷综合时序模型的孤岛微电网系统，还包括：建立微型燃气轮机mt输出功率模型：其中，p
mt
(h)和分别为h时刻mt输出功率和最大输出功率，f
mt
(h)为mt的工作状态函数，和分别为mt的无故障工作状态序列和故障修复工作状态序列；建立风力发电机wtg输出功率模型：建立风力发电机wtg输出功率模型：建立风力发电机wtg输出功率模型：
其中，为wtg每小时最大输出功率，v为实际风速，v
ci
为切入风速，v
co
为切出风速，v
r
为额定风速，f
wtg
(h)为wtg的工作状态函数，和分别为wtg的无故障工作状态序列和故障修复工作状态序列；建立光伏pv输出功率随机模型：其中，其中，为有光照时段的pv输出功率，和分别为日出时刻和日落时刻，γ为gamma函数，α和β为beta分布的形状参数；建立储能系统ess充放电模型：其中，f
ch
(h) f
dch
(h)＝1，(h)＝1，s
soc
(h)为ess第h时刻的soc，δ为ess自放电率，p
ch
(h)和p
dch
(h)分别是第h时刻ess充/放电功率，η
ch
和η
dch
分别为ess充/放电效率，δt为采样间隔时间，为ess容量上限，f
ch
(h)和f
dch
(h)分别为充/放电的状态函数,和分别为荷电状态上下限；建立负荷综合时序模型：其中，其中，其中，表征负荷时变分量，表征负荷随机分量，p
y
为年负荷峰值，p
y-m
为月负荷峰值占年负荷峰值的百分比，p
m-d
为日负荷峰值占月负荷峰值的百分比，p
d-h
为时负荷峰值占日负荷峰值的百分比，为负荷随机性的密度函数，μ
l
为负荷波动期望；σ
l
为负荷波动标准差。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于降低整体负荷削减量和削减概率为目标，建立孤岛微电网系统第一预设运行策略为：若pv和wtg联合功率大于负荷需求，那么多余的联合功率由ess吸收，则无负荷削减；若pv、wtg和mt联合功率大于负荷需求，那么多余的pv、wtg功率由ess吸收，则无负荷削减；
若pv、wtg、mt和ess联合功率大于负荷需求，且pv、wtg、mt最大功率输出，ess最大功率放电，则无负荷削减；若pv、wtg、mt和ess联合功率小于负荷需求，且pv、wtg、mt最大功率输出，ess最大功率放电，则削减负荷。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中基于时序蒙特卡洛模拟的可靠性评估算法对所述孤岛微电网系统运行在所述第一预设运行策略时可靠性评估包括：根据各元件故障率λ
i
，按照t
ttf,i
＝(-λ
i
)-1
lnu
i
对微电网所有元件的无故障工作状态序列t
ttf,i
进行随机抽样；选取t
ttf,i
最小值为系统正常工作时间，并累计仿真时长；根据各元件修复率μ
i
，按照t
ttr,i
＝(-μ
i
)-1
lnξ
i
对微电网所有元件的故障修复工作状态序列t
ttr,i
进行随机抽样；统计孤岛微电网系统第一预设运行策略下累计削减负荷量、停电次数和停电时间；累计系统仿真时长，若小于总仿真时长h，则返回(1)，否则进行下一步；生成微电网系统第一预设运行策略下的运行状态持续时间序列，计算削减负荷量和可靠性指标。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于限定新能源渗透率为目标，建立孤岛微电网系统第二预设运行策略。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基于限定新能源渗透率为目标，建立孤岛微电网系统第二预设运行策略为：若pv和wtg联合输出功率小于负荷功率的k％，负荷缺额功率由mt供给，并利用冗余的mt功率为ess充电，则无负荷削减；若pv和wtg联合输出功率小于负荷功率的k％，ess放电，随后mt开始工作，若mt全功率输出后仍不能满足负荷需求，则负荷削减；若pv和wtg联合输出功率大于负荷功率的k％，则利用冗余功率为ess充电，同时mt开始工作，若mt输出功率满足负荷缺额功率，则无负荷削减；若pv和wtg联合输出功率大于负荷功率的k％，则利用冗余功率为ess充电，同时mt开始工作，若mt最大输出功率仍不能满足负荷缺额功率，则负荷削减；其中，所述k％的初始值为30％。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于时序蒙特卡洛模拟的可靠性评估算法对所述孤岛微电网系统运行在所述第二预设运行策略时的含失负荷概率lolp、平均供电可用率指数asai、系统平均停电持续时间指数saidi、系统平均停电频率指数saifi进行评估，生成所述孤岛微电网系统运行在所述第二预设运行策略时的第二运行状态持续时间序列；基于所述第二运行状态持续时间序列，分别分析所述孤岛微电网系统中pv和wtg配置比例对系统可靠性影响、pv、wtg与mt容量变化对系统可靠性影响、pv、wtg渗透率和ess容量变化对系统可靠性影响，完成对所述孤岛微电网系统运行在所述第二预设运行策略时可靠性评估。9.一种孤岛微电网系统可靠性评估装置，其特征在于，所述装置包括：模型生成模块，用于建立包含微型燃气轮机mt输出功率模型、风力发电机wtg输出功率
模型、光伏pv输出功率随机模型、储能系统ess充放电模型及负荷综合时序模型的孤岛微电网系统；运行策略生成模块，用于基于降低整体负荷削减量和削减概率为目标，建立孤岛微电网系统第一预设运行策略；指标评估模块，用于基于时序蒙特卡洛模拟的可靠性评估算法对所述孤岛微电网系统运行在所述第一预设运行策略时的含失负荷概率lolp、平均供电可用率指数asai、系统平均停电持续时间指数saidi、系统平均停电频率指数saifi进行评估，生成所述孤岛微电网系统运行在所述第一预设运行策略时的第一运行状态持续时间序列；可靠性评估模块，用于基于所述第一运行状态持续时间序列，分别分析所述孤岛微电网系统中pv和wtg配置比例对系统可靠性影响、pv、wtg与mt容量变化对系统可靠性影响、pv、wtg渗透率和ess容量变化对系统可靠性影响，完成对所述孤岛微电网系统运行在所述第一预设运行策略时可靠性评估。

技术总结
本公开是关于一种孤岛微电网系统可靠性评估方法、装置。其中，该方法包括：建立包含MT、WTG、PV、ESS模型及负荷模型的孤岛微电网系统；基于降低整体负荷削减量和削减概率为目标，建立孤岛微电网系统第一预设运行策略；基于时序蒙特卡洛模拟的可靠性评估算法对所述孤岛微电网系统运行在所述第一预设运行策略时的第一运行状态持续时间序列；基于所述第一运行状态持续时间序列，完成对所述孤岛微电网系统运行在所述第一预设运行策略时可靠性评估。本公开通过建立可靠性评估框架，制定了负荷削减策略，并基于时序蒙特卡洛模拟的可靠性评估算法对所述策略进行分析，实现了对孤岛微电网系统的可靠性评估。的可靠性评估。的可靠性评估。


技术研发人员：周京华 翁志鹏 景柳铭 徐爽 张贵辰 章小卫 胡长斌 宋晓通 张海峰 刘欣博 朴政国
受保护的技术使用者：北方工业大学
技术研发日：2022.09.02
技术公布日：2022/11/22