[发明专利]一种含电动汽车充电站的微电网可靠性评估方法

权利要求书

1.一种含电动汽车充电站的微电网可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据微网内电动汽车运行特性，获取各时间点电动汽车动力电池的荷电状态，各时间点电动汽车动力电池的荷电状态满足以下约束：

其中，T₀、T′₀分别为班车和私家电动汽车早上的出发时间点，并且T₀＜T′₀，T₁和T₂分别为接入和离开的时间点，T₃为班车返回园区后停在充电站的时间点，T′₃为私家电动汽车到家的时间点，SOC_min(T₀/T′₀)、SOC_min(T₁)、SOC_min(T₂)、SOC_min(T₃/T′₃)分别为在T₀或T′₀、T₁、T₂、T₃或T′₃时间点电动车辆的荷电状态，S₁为班车在N₁、N₃时段行驶路程，S₂为私家电动汽车在n₁、n₃时段行驶路程，N₁为早上电动班车从园区出发，在固定站点接上员工后返回园区的时间段，N₂为电动班车停在园区内充电站的时间段，N₃为下午班车送员工到固定站点并返回园区的时间段，N₄为班车停在园区充电站的时间段，n₁为员工早上乘私家电动汽车从家到园区的时间段，n₂为私家电动汽车停在园区内充电站的时间段，n₃为员工乘私家电动汽车从园区到家的时间段，n₄为私家电动汽车停在员工家里时间，W为电动汽车的每公里耗电量，W_ed为电动汽车动力电池的额定电量，SOC_sd·min为保证动力电池一定的使用寿命而设定的最低荷电状态阈 值；

2)根据微电网内部功率互动策略，建立互动响应功率计算模型，具体包括以下步骤：

21)确定微电网的运行时段，包括N₁、N₂、N₃和N₄时段；

22)对无故障区域进行源、荷间功率平衡计算，则源、荷间功率平衡式为：

P_ph(t)＝P_WT(t)+P_PV(t)-P_L(t)

其中，P_ph(t)为区域平衡功率，P_L(t)为微电网内的实时负荷功率；P_WT(t)为风电机组在t时刻的发电总功率，P_PV(t)为光伏发电机组t时刻的发电总功率；

23)当P_ph(t)＞0且在N₁和N₃时段时，无电动汽车接入，微电网仅对储能装置进行充电，在N₂和N₄时段时，为使在无电动汽车接入时，需要储能设备来维持系统运行的稳定，电动汽车的荷电状态最少为SOC_ESS·sd，然后对电动汽车充电站内的电动汽车进行充电；

24)当P_ph(t)≤0且在N₁和N₃时段时，仅储能装置进行放电，在N₂和N₄时段，在电动汽车进行放电时，若P_ph(t)+P_EV·dis(t)＜0，则储能装置同时参与放电操作，若储能装置、电动汽车充电站以及可再生能源联合出力都无法满足负荷需求，即P_ph(t)+P_EV·dis(t)+P_ESS·dis(t)＜0时，则根据网内负荷的重要级别进行负荷削减，若输出功率减少到零时仍供电不足，则进一步对该孤岛区域内的负荷进行削减，其中，P_EV·dis(t)为t时刻充电站的放电功率，P_ESS·dis(t)为储能装置在t时刻的放电功率；

25)基于步骤23)和24)的微电网内部功率互动策略，储能设备在不同时段的充、放电功率计算式为：

其中，P_ESS·dis(t)为储能装置的放电功率，P_ESS·ch(t)为储能装置的充电功率，P_{ESS·dis·max}为储能装置的最大放电功率，P_ESS·ch·max为储能的最大充电功率，SOC_ESS(t)为储能设备的荷电状态，SOC_ESS·sd是储能在电动汽车充电站无电动汽车时为维持后续系统稳定所要保持的荷电状态；

26)在N₁、N₃时间段充电站内的电动汽车数量近似为零，考虑在N₂、N₄时段电动汽车充电站与微电网间的互动功率情况，即互动响应功率计算模型为：

当P_ph(t)＞0时，充电站充电功率：

当P_ph(t)＜0时，充电站放电功率：

P_EV·dis·max(t)＝N_car(t)·P_car·dis+N_bus(t)·P_bus·dis

其中，P_EV·max为充电站与微电网连接的主线路最大允许流动功率，P_EV·dis·max(t)为充电站在t时刻得最大可送出功率；

3)根据网络开关的位置以及不同类型开关开断特性，对微电网进行区域划分，对微电网进行区域划分的具体分类包括：

一级区域：内部没有任何类型开关装置的区域，该区域内一旦出现元件故障，则对该区域进行整体隔离，并且在枚举故障时，以一级区域作为最小枚举单元，考虑该区域的整体故障率；

二级区域：以断路器为边界，区域内不含有断路器的区域，由多个一级区域组合而成的同一支路区域；

4)根据微电网孤岛运行时内部故障点所在区域的不同，采取不同的开关动作方式来进行故障隔离，采取不同的开关动作方式进行故障隔离具体包括：

当以隔离开关为边界的一级区域内发生故障时，该区域的所有上游方向断路器或智能开关首先动作，切断所有电源的供电电流，开断故障区域的隔离开关隔离故障，重合断路器和智能开关，微电网无故障设备恢复正常运行；

当以智能开关为边界的一级区域内故障时，只断开相应的智能开关；

当线路支路故障时，阻断电流后无需进行隔离开关的开断操作，同时断路器和智能开关不再合上；

5)在考虑微电网内部功率互动和故障隔离下采用序贯蒙特卡洛模拟法对含电动汽车充电站的微电网运行可靠性进行评估，具体包括以下步骤：

51)读取原始数据，设定模拟时钟的初始值T＝0，假定微电网所有元件初始为正常工作状态；

52)根据微电网中各元件的无故障工作时间TTF和故障修复时间TTR，得到TTF时间序列表和TTR时间序列表；

53)枚举故障并选取TTF时间序列表中最小值TTF_i对应的元件为故障元件；

54)获取从T到T+TTF_i的仿真时间段内，微电网在电动汽车充电站接入与否的不同时段内的运行状况，并累加仿真时间T＝T+TTF_i；

55)判断故障类型及位置并确定故障影响区域；

56)对故障后微电网进行故障隔离；

57)在故障节点恢复正常运行前，根据隔离故障后的区域的运行状况确定是否需进行负荷削减，若是，则累计被削减负荷的停电时间以及被削减的负荷功率，并累加仿真时间T＝T+TTR_i；

58)获取受影响的负荷节点的停电时间；

59)判断时间是否达到规定时限，若否，则返回步骤52)；若是，则继续下一步；

510)根据微电网系统和负荷节点的可靠性评估指标进行可靠性评估，可靠性评估指标包括常规可靠性评估指标和含电动汽车充电站的微电网可靠性评估指标，所述的常规可靠性评估指标包括系统年平均停电频率SAIFI、系统年平均停电时间SAIDI、用户年平均停电持续时间CAIDI和平均供电可用度ASAI，所述的含电动汽车充电站的微电网可靠性评估指标包括充电站的平均充电深度ACD、平均放电深度ADD、平均负荷削减深度ALRD、无故障区域供电不足时电动汽车充电站放电减少削减负荷力度η，所述的含电动汽车充电站的微电网可靠性评估指标的计算式包括：

其中，分别为电动汽车充电站第i次充电和第j次放电的功率，CHT、DIST分别为电动汽车充电站充电和放电的总次数，PG_i为电动汽车充电站第i次充电时，可再生能源可发出的功率，ALR为微电网内进行负荷削减的总次数，P_z为第z次削减的负荷功率。