广西大学行健文理学院 广西南宁 530005
摘要：随着分布式能源的快速发展，风力电、光伏太阳能的发电容量持续快速增长，部分地区电网新能源出力占比大大提高。智能电网作为未来电力发展的方向，微多网的发展将是其关键所在，太阳能发电的加入给电力系统注入了新的活力，但同时更多且更高程度的不确定因素对电力系统稳定运行产生很大的影响。以半不变量级数展开法入手对并网系统进行随机潮流研究，继而对系统运行过程中所面临的风险因素进行评估。分析光伏发电系统运行中的众多不确定因素，以及风险整定值对应的指标体系，并通过概率统计方法将风险整定值数字化。
关键词：分布式能源；光伏发电；并网运行风险
1光伏并网运行的风险
1.1风险定义
社会发展与进步，风险客观存在，造成损失的概率大小随生产力不断进步在持续改变。对其分析和研究有着不同的途径和方法，其定义也不尽相同。不确定性对目标的影响是ISO31000国际标准化组织对"风险"的定义。事件发生的概率和产生的后果这两个基本要素用来衡量风险的大小。系统中电力负荷的不确定性、设备的随机故障导致对系统运行准确预测难以实现。通过对辨识系统失效事件发生的可能性进行电力系统的风险评估，用来分析不同工况下系统各种指标越限的严重程度。
1.2多微网并网运行面临的风险
多微网中的光伏并网可以提高大电网的弹性，改变网络结构以及潮流分布，提高能量的利用率。但是也必须综合考虑其对整个电力系统产生的负面影响。多微网并网运将使电力系统的结构和运行状态发生很大的改变。微电网中光发电属于间歇型发电，其输出功率具有随机性，当电力系统中的负荷发生波动时，这将会给电力系统的稳定运行带来一定的风险。
2光伏并网运行风险评估流程评估流程
第一步：采集多微网并网运行时系统随机潮流计算所需的原始数据，对该数据做出进行检测，并得到需要的变量，主要是：包含了进行常规潮流运算时，系统运行状态所需的参数在内，还包括有网络系统的各节点有关信息内容，以及系统所带的运行负荷对应的统计模型的数字特征、风电发电、太阳能发电的输出功率及概率分布数据。第二步：由以上所推到出概率模型的表达式，来对负荷、风电和光伏等模型的半不变量进行求取。利用半不变量的性质，将对求取的结果进行线性叠加，以此得到系统网络各节点发力时的半不变量数值大小。第三步：对各支路进行潮流运算，得到对应系统各节点处的电压的期望值大小，以及系统的各支路潮流发力所对应的期望大小[1]。第四步：对系统的各节点电压、支路潮流，利用概率统计相关知识，求取其对应的半不变量，将结果用级数展开，得到网络系统中不同的节点电压以及网络系统的支路潮流所对应的概率密度和累积分布函数的表达式对应的曲线。第五步：由概率分布情况，对运行系统的节点电压和支路潮流功率在运行过程中，将会出现的一系列行为指标做出相应的评估。
3含光伏发电系统单一用户功率特性分析
以某用户作为研究对象，该用户安装有装机容量为6.5kW的光伏发电系统，该建筑光伏能够与电网并网，主要用于家庭日常生活用电。
3.1用户用电行为分析
气候对于居民用电的影响是最大的，仅以日负荷曲线的季节属性作为区分，将一年的日负荷曲线进行分类并取平均，得到夏季、冬季、春秋季的典型负荷曲线，并有如下结论：（1）夏季负荷水平最高，冬季次之，且明显高于春秋两季；（2）夏、冬两季负荷呈现“两峰一平一谷”特性，春、秋两季则较为平稳；（3）根据全年用电情况统计，用电早高峰出现在10时，晚高峰出现在18时或20时，当然这与昼夜时间长短、居民作息时间和生活习惯有很大关系。
3.2光伏发电分析
对光伏发电系统的输出功率有直接关系的三个量为太阳辐射量、光伏发电系统受光面积、光伏发电系统的光伏转换效率。一天中各时刻的太阳总辐射量是不断变化的：晴天的太阳辐射量主要取决于各时刻对应的太阳高度角（太阳的相对位置）和大气透明度[2]。当天气变化时，对太阳辐射影响较大的是云层对太阳辐射的反射和吸收；当天空乌云密布时，到达地面的日射量还不到入射量的10％。太阳电池组件的温度影响其本身的转换效率，太阳电池具有负的温度效率系数，即温度越高转换效率越低，实际运行的光伏发电系统中太阳电池温度取决于多个参数：日照强度、环境温度、地面反射、风速、风向等。仅以光伏出力曲线的天气条件属性作为区分，将一年的光伏出力曲线进行分类并取平均，得到晴天、阴天、雨雪天典型出力曲线，可知在晴天和阴天时，一天中从6时到18时光伏发电系统的输出功率随时间呈近似正弦规律变化的单峰现象，在合理配置容量以及移峰填谷控制下可以有效平滑负荷曲线。
3.3系统功率特性分析
选取该用户夏季典型负荷曲线，并计算同期光伏发电功率特性曲线，分析功率差额可知：在上午10时到下午14时期间，存在余电上网现象，此时该系统可视为电源点；在其他时间均需要从电网取电，系统视为负荷[3]。因此，对于含光伏系统而言，其功率特性有负荷特性和电源特性两种形态，而且在大时间尺度表现出重复性，这对于电力系统调度方案制定和配电网规划具有重要指导意义，同时小时间尺度表现出随机性，则对系统控制策略提出了较高的要求。
4多微网并网运行的风险评估
光伏发电的随机模型太阳能发电的优点主要包括：建设规模灵活，基本不受地域限制，运行过程安全可靠，受温度和光照强度的影响其输出功率和效率具有随机性。探究多微电网并网运行系统中光伏发电带来的风险，系统的发力情况与空气中的太阳光辐射强度相关。短时间内辐射量近似满足Beta分布函数，对应的概率密度表达式如下：
值以及最大值。
4.1支路潮流越限的风险指标函数
当系统处于正常工况下，支路潮流使系统失稳的概率很小；但是，系统处于非正常运行状态时，会使支路潮流增加，当其数值达到线路承受最大值时，会引发线路上的继保装置发生动作，所以需要使其控制在正常工作范围以内，以降低线路跳闸的概率性[4]。因此，研究多微网并网运行系统的风险评估需要考虑到系统网络支路的潮流问题，设置对应的支路潮流行为评估的指标函数。支路潮流行为的概率运算，仅以最大值进行计算，对应的计算公式如下：
5结束语：
总之，光伏发电目前在我国逐步发展，渐渐形成一种新型的发电模式，给人们生产生活带来便利。加强对其并网运行风险评估的有效研究，对于光伏发电产业持续发展有重要意义。
参考文献：
[1]商皓钰，刘天琪，卜涛，何川，印月，丁理杰.计及风电与光伏并网的电力系统运行风险评估[J].现代电力，2020，37（04）：358-367.
[2]李广雨.小电源并网对电网的安全运行风险分析[J].电子制作，2020（10）：87-88.
[3]桂海涛.小电源并网对桂林电网的安全运行风险分析[J].广西电力，2018，41（03）：77-80.
[4]李茜，刘天琪，莫思特，何川，李兴源.风电运行风险与备用协调优化的调度方法[J].电子科技大学学报，2017，46（04）：565-571.