可靠性评估

可靠性技术发展至今，已经成为一个涉及多行业、多学科的复杂工程。但是，对于电力及相关行业而言，如何通过有效的方法对产品可靠性进行验证和提高，还缺少经验和积累。本报告首先介绍可靠性试验的概念、必要性，分析可靠性试验方法和开展可靠性试验的思路；然后介绍可靠性评估相关概念和方法，通过案例分析指导可靠性评估的应用；最后，对高加速寿命试验在配电网10kV交流传感器上的应用进行了介绍。

电力信息通信

现代配电网呈网状建设、辐射状运行，以提升故障情况下的转供能力。传统配电网规划方法一般采用规划设计-可靠性评估两阶段迭代计算方式，只能得到粗放规划方案。为此，提出了考虑可靠性约束的配电网多阶段扩展规划方法。通过将可靠性指标计算过程解析化，并嵌入规划模型中，可以精确考虑故障隔离、负荷转供和恢复策略。基于线性化潮流，该规划模型是一个典型的混合整数线性优化问题，可以有效求解。在54节点系统来验证所提方法的性能。仿真结果表明了该方法的有效性和灵活性。

场景生成是应用序贯蒙特卡洛方法进行含可再生能源的电力系统可靠性评估的基础。传统的时间序列生成方法不能同时反映出风–光–荷的季节性变化趋势与昼夜变化的规律，并且鲜有研究同时考虑风–光–荷在时间上的相关性。该文将一年的数据分为12个部分，按月份对风–光–荷历史数据的季节特性与日特性进行特征提取，形成该地区的天气–负荷特征参数库，并提出基于伊藤随机过程的时间序列生成模型，在此基础上生成多源–荷联合场景。仿真结果显示，该文提出的时间序列生成方法体现出了风–光–荷的季节特性以及日特性。生成的多源–荷联合场景满足了风–光–荷在时间上的相关性，在反映某地区风–光–荷的实际情况时有更高的准确性。

随着光伏发电的大规模发展，光伏电站的可靠性水平愈加受到重视。提出一种基于时变因素的光伏发电可靠性评估方法，通过分析光伏发电系统运行机理、元件失效模式及其对输出功率的影响，建立系统输出功率的概率模型，形成光伏系统可靠性评价指标，并构造光伏发电系统六状态空间模型。基于序贯蒙特卡洛方法，综合考虑气候条件、元件老化和光照强度，对某50 MW光伏电站运行可靠性进行评估。仿真结果表明，该模型及指标可有效反映系统的实际运行情况、出力水平和故障情况，为光伏电站运维提供支撑。

忽略共因失效和隐性失效导致现有双重化保护系统可靠性研究得到的系统拒动频率与电网统计数据偏差较大。为此，提出了一种双重化继电保护系统可靠性评估方法。首先采用可靠性框图和状态空间相结合的方法建立双重化保护系统的可靠性模型，模型计及了双重化保护系统的共因失效、可修复性以及隐性失效等因素。然后提出适用于单个多状态二次设备和共因失效二次设备组的时序Monte-Carlo法，采用该方法求解可靠性模型获得双重化保护系统拒动概率和拒动频率。算例分析结果表明计及共因失效和隐性失效情况下得到的双重化保护系统拒动频率与电网统计数据较为相符，共因失效会显著减少保护系统双重化配置在可靠性方面带来的优势，提高二次设备的自检性能可以显著提高保护系统的可靠性。

储能是新一代能源系统的重要组成部分。随着电化学储能技术性能持续提升、成本快速下降，规模化应用前景广阔。然而，电化学储能在电网侧规模化应用仍亟待突破部分关键技术。一是规划方面，目前缺少针对电网侧储能多种应用功能的选址定容方法。二是设计方面，现有储能安全防护设计体系薄弱，缺少电站级的储能集成优化设计技术。三是设备方面，现有储能关键设备多应用于动力和新能源领域，缺少适应电网侧规模化应用的模块化并联与快速响应控制技术。四是运行方面，现有储能电站未直接接入调度管辖，储能集中聚合调度控制技术在国内外仍处于空白。 项目立足破解电网侧规模化储能应用技术瓶颈、提升电网灵活运行水平的现实需求，在电网侧规模化储能优化规划、安全防护、关键涉网设备性能提升、聚合调控等关键技术方面取得技术突破。首创统筹不同时间尺度和多重应用效益的电网侧储能规划及效益评估方法，实现对含百兆瓦级储能系统的建模分析及稳定性、灵活性、经济性、可靠性评估，解决了电网侧规模化储能的选址定容规划难题。建立储能系统电池舱、防火分区、水消防系统的防消结合三级防护体系，实现电池管理系统与消防系统的有机联动及储能电站消防隔离设计，革新了储能电站安全防护设计技术。提出适于电网侧应用的基于自适应无迹卡尔曼滤波法的 SOC 估计方法及大容量储能变流器多级并联优化提升方法，有效提升设备控制的响应水平。首创基于电网断面与储能电池荷电在线状态的储能电站站间功率优化分配方法，实现电网侧储能聚合调控及快速精准控制，经现场实测 AGC 调节时间最快 1.62 秒、参与紧急功率控制的整体响应时间小于 350 毫秒。 项目授权发明专利 12 项，授权实用新型专利 10 项；发表论文 20 篇，其中 SCI 检索 8 篇；取得软件著作权 4 项；发布国家标准 1 项、行业标准 2 项、国家电网有限公司企业标准 3 项；编写专著 1 本。由中国工程院院士周孝信等组成的鉴定委员会认为，项目研究成果整体达到国际领先水平。项目整体应用于镇江电网侧储能项目及江苏第二批电网侧储能项目（10 座储能电站，合计40 万千瓦），镇江储能项目是目前全球容量最大的电网侧储能项目，构成了全球首套毫秒级响应的“源网荷储”系统，此外部分关键技术应用于无锡、长沙、顺德等地的储能项目，具有较高的普适性和广阔应用前景。