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。

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。

储能电池系统的发展是推进“双碳”目标的关键所在，伴随而来的却是储能电站的安全隐患，亟需对储能电池系统的可靠性进行准确评估。为此，提出考虑多维性能衰减的储能电池运行可靠性评估方法。首先，提出了基于高斯过程的储能电池性能衰减过程电压特征量分布计算方法，计算充放电循环过程中电压特征量的概率分布，为刻画电池性能衰减提供了重要维度。然后，提出了基于多维通用生成函数的储能电池系统运行可靠性评估方法，通过电压特征量和容量的概率分布计算储能电池单体的可靠性。进而定义可考虑储能电池拓扑连接情况的串并联关系函数，计算储能电池系统整体的可靠性。最后，基于NASA储能电池数据的算例仿真表明所提方法能够实现储能电池系统可靠性的精准评估。

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。

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。

2020年前后中国将建成以1000kV电压等级为核心的国家电网。作为特高压主干网架的华东电网，其可靠性分析具有重要意义。本文首先探讨了特高压电网可靠性评估的特殊性及研究进展，并对发输电系统可靠性评估软件的特点、方法和功能进行了简要介绍。然后，利用对传统时间序列分析法改进后的加权时间序列法建立预测模型软件，来对可靠性统计参数进行预测计算。以1000kV浙北特高压变电站为依托，利用该软件分析了三种典型1000kV变电站电气主接线的可靠性指标，得出了最优接线方案。 最后对特高压网架进行可靠性评估，通过计算各主要负荷点的可靠性指标，找出系统的薄弱环节，并提出相应的解决措施。分析所得结果对于特高压电网的规划、运行都有较高的参考价值。