1孤島劃分算法

安裝在不同用戶上的光伏DG容量不同．加之光伏發電量具有不確定性．因此各個光伏用戶在不同時段表現出的發電與用電特性也不盡相同。定義日平均發電量大于日平均用電量的用戶為呈發電特性的負荷．反之即為呈用電特性的負荷。當系統側電源或上級饋線發生故障．呈發電特性的負荷可琳脫離主配電網運行，并將多余的電力提供給周圍呈J嗣電特性的負荷或未安裝光伏電源的普通負荷．維持一定范圍孤島系統的運行。呈發電特性的負荷的數量與供電量均有限．需在故障發生前事先確定孤島范圍．在其與主系統斷開后有計劃地對島內負荷供電．保證小系統穩定運行。傳統DG遵循調度．可以對容量范圍內的所有負荷持續穩定地供電。光伏電源能量輸出具有隨機性與間歇性．不能簡單地以孤島內DG容量和負荷量的匹配關系作為孤島劃分的原則[14j．必須在遍歷所有可行負荷組合的基礎上．通過分析比較不同孤島劃分方案下島內負荷日分布特性與DG日發電規律的匹配關系．確定最合理的孤島劃分方案。

1.1配電網網絡樹模型及負荷組合遍歷

以某個呈發電特性的負荷點為根節點．其他負荷點為分支節點，以斷路器為界．根據節點關聯信息建立配電網有根樹．PVLP為安裝了光伏電源的光伏負荷點．LP為普通負荷點，配電網有根樹的每棵有根子樹均代表一種負荷組合．即孤島劃分方式。電網有根樹為例說明遍歷負荷組合的方法。Si代表含i個節點的有根子樹構成的集合，從根節點出發，對|s。中所有有根子樹添加1個節點．把擴張后得到的含i+1個節點的子樹信息存放到S中。包含1個節點的有根子樹只有(PVLP6)一棵，所以．s。為{(PVLP6)}。添加1個節點對子樹(PVLP6)進行擴張，可以得到3棵含2個節點的有根子樹。把它們的信息存人5：中得Js：為{(PVLP6，LP3)．(PVLP6，PVLP5)，(PVLP6，LP7)}。再依次對S，中的所有子樹添加1個節點．把得到的含3個節點的子樹信息存入5，中，S，即為{(PVLP6，LP3，LP2)，(PVLP6．LP3，PVLP5)，(PVLP6，LP3，LP7)，(PVLP6，PVLP5，LP4)，(PVLP6，PVLP5，LP7)}。依此類推，可以遍歷該有根子樹。再以此方法遍歷以PVLP5為根節點建立的有根樹，即可找到所有可行的負荷組合。

1.2孤島劃分數學模型

為了充分發揮DG和儲能電池效能．縮小停電范圍，降低主網故障造成的損失．在保證一定供電可靠性的基礎上．孤島范圍內應包含盡可能多的負荷，同時計及負荷的經濟效益和用戶等級．優先向重要負荷供電。表示無論孤島在何時形成，DG和儲能電池都能支撐島內負荷用電t．小時以上。式(5)是功率差額約束。需要說明的是，只(￡)和厶(￡)分別代表的是DG輸出功率與負荷在t時刻的歷史統計平均值。在孤島實際運行中．受天氣及負荷隨機波動的影響，并不能總是滿足約束條件．所以必須通過第1節所述的方法評估孤島系統可靠性．并在分析配電網可靠性時計及孤島續航失敗發生二次故障的概率。

2孤島劃分方案

由設備可靠性數據得孤島續航3．5h方能避免負荷發生二次故障，基于此，孤島劃分模型中的ta取為3．5h。由于不同季節條件下典型光伏DG輸出曲線與負荷曲線均會發生變化，所以不同季節的最優孤島方案也不相同，如表5所示。春、秋季與夏季的孤島劃分方案一致，同記為夏季方案。

3孤島供電可靠性分析

采用第1節建立的模型進行孤島仿真運行。在夏季方案下，孤島1中安裝在各用戶處的光伏電源容量總和為0．5MW。忽略各蓄電池出力不均問題，它們共同提供的最大輸出功率為100kW，容量之和為300kW．h。圖6示出了在某2次運行中，負荷值L、孤島續航成功。而圖6(b)中，受陰天影響，DG輸出功率明顯下降，雖然功率差值沒有發生越限，但在孤島運行了3小時26分鐘7秒后儲能電池容量耗盡．孤島續航失敗，島內負荷再度故障。重復進行10000次模擬運行，系統共出現故障1196次．其中儲能電池電量耗盡故障67次，功率越限故障1129次，故障前平均續航0寸I盲-i為1．0942h。故障主要集中發生在2個時段：08：00—10：00和19：00--22：00，2個時段的故障次數分別為421次及483次。造成故障集聚效應的原因是這2個時段內．負荷率急劇升高而DG功率輸出水平較低，甚至沒有輸出。改變儲能電池容量研究其對孤島續航能力的影響．孤島運行3．5h不發生停電的概率隨著儲能電池容量的增加而不斷降低。當儲能電池容量和額定功率提高1倍時，孤島不停電概率提高至99．3％，當提高2倍時，在不考慮元件故障率的情況下，孤島可以達到100％可靠運行。儲能電池價格昂貴，在確定實際安裝容量時需綜合考慮其提高系統可靠性帶來的經濟效益與安裝成本之間的關系。由于本文不涉及經濟性分析，所以不作討論。，在相同的孤島劃分方式下，光伏DG對島內負荷的支撐能力隨氣候具有季節性變化。雖然春、秋2季光照強度較夏季有所下降，影響了DG的功率輸出，但負荷率也達到一年中的谷值，故春、秋季與夏季條件下孤島的可靠性指標接近。而由于冬季光照強度降低，負荷率升高，孤島續航能力達到全年最低，島內負荷的故障率明顯增大。

4結語

在光照充足的夏季及負荷率較低的春、秋季在孤島中劃入較多負荷，而在光照強度低、負荷率高的冬季減少孤島負荷。仿真結果表明該方案能夠最大限度地發揮DG效能，提高配電網可靠性。

作者：伍言 單位：四川大學