網(wǎng)絡(luò)堅強度是交直流混合微電網(wǎng)構(gòu)建與運行的基礎(chǔ),可體現(xiàn)系統(tǒng)的容量、結(jié)構(gòu)合理性以及抗干擾能力。在定義網(wǎng)絡(luò)堅強度和描述其表現(xiàn)的基礎(chǔ)上,提出了一套交直流混合微電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)堅強度評估指標(biāo)體系。該體系基于系統(tǒng)對堅強度的需求層次,衍生出結(jié)構(gòu)、容量、聯(lián)絡(luò)程度、備用大小和故障轉(zhuǎn)移能力等相關(guān)指標(biāo),考慮了節(jié)點和支路的分布情況、節(jié)點和支路的供電能力以及交流和直流微網(wǎng)的容載比等因素。同時提出了可體現(xiàn)數(shù)據(jù)獨立性和波動性的獨立信息熵權(quán)法,并運用基于獨立信息熵權(quán)-層次分析-主成分分析(independentinformationentropy-analytichierarchyprocess-principalcomponentanalysis,IIE-AHP-PCA)的分層組合評價模型對網(wǎng)絡(luò)堅強度進行評估。通過算例證明,所提出的指標(biāo)體系與評價方法合理有效。
      0引言
      在構(gòu)建堅強智能電網(wǎng)的背景下,微電網(wǎng)作為聯(lián)系電源與負(fù)荷的重要系統(tǒng),其堅強度是系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運行的基礎(chǔ),會直接影響智能電網(wǎng)的堅強度,因此,對微電網(wǎng)的堅強度評估有重要意義。交直流混合微電網(wǎng)作為微電網(wǎng)的新興結(jié)構(gòu),還未大量開展建設(shè),對所提出的結(jié)構(gòu)進行堅強度評估有利于其建設(shè)與發(fā)展。
      目前,現(xiàn)有研究集中于對傳統(tǒng)交流或直流微電網(wǎng)的可靠性和經(jīng)濟性進行評估。文獻[1]利用短期停運的量化模型,構(gòu)建了狀態(tài)變量和組件故障的關(guān)系,并基于此建立了可靠性評估模型;文獻[2]基于隨機模型研究了保護系統(tǒng)對系統(tǒng)可靠性的影響;文獻[3]構(gòu)建了微網(wǎng)的綜合效益評估模型,說明了用戶負(fù)荷重要性程度和微網(wǎng)建設(shè)地點對投資合理性的影響;文獻[4]建立了包括投資建設(shè)、運行維護以及回收利用的全生命周期內(nèi)經(jīng)濟性評估系統(tǒng)。
      對于堅強度的評估,目前研究中的指標(biāo)體系尚不全面。文獻[5]從裕度和抗毀性2個角度對配電網(wǎng)的網(wǎng)架堅強度進行了評估,但沒有考慮網(wǎng)架本身的結(jié)構(gòu)特點;文獻[6]僅考慮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)堅強度,從支路、節(jié)點、運行情況三方面評估了結(jié)構(gòu)堅強度。與堅強度相關(guān)的還有系統(tǒng)的魯棒性、生存性、抗毀性和脆弱性等,文獻[7]基于抽樣優(yōu)化對控制策略進行了魯棒性評估;文獻[8]通過系統(tǒng)的生存性評估對電網(wǎng)中的關(guān)鍵線路進行了識別;文獻[9]基于有權(quán)網(wǎng)絡(luò)的抗毀性評估方法,建立了中壓配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的抗毀性評估模型;文獻[10]研究了復(fù)雜電力系統(tǒng)的固有脆弱環(huán)節(jié)識別和系統(tǒng)整體脆弱性評估。
      而對于微電網(wǎng)的堅強度,尤其是交直流混合微電網(wǎng)的堅強度鮮有研究。為此,本文提出了一套交直流混合微電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)堅強度評估指標(biāo)體系。目前研究中對網(wǎng)絡(luò)堅強度的定義尚較狹隘,本文首先更全面地定義了微電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)堅強度,然后同時考慮結(jié)構(gòu)水平、供電裕度、聯(lián)絡(luò)程度以及交直流混合微電網(wǎng)的特點等因素,從結(jié)構(gòu)、容量、聯(lián)絡(luò)程度、備用大小和故障轉(zhuǎn)移能力等角度構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)堅強度的評估指標(biāo)體系。接著又提出了一種新的賦權(quán)方法—獨立信息熵權(quán)法,并將該客觀賦權(quán)法與主成分分析法、層次分析法相結(jié)合,構(gòu)成分層組合評價法來      對各指標(biāo)賦權(quán),實現(xiàn)了評估。
1微電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)堅強度
      本文將微電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)堅強度定義為其承受各種擾動時維持系統(tǒng)穩(wěn)定的能力,是微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和容量合理性、對負(fù)荷的承受能力以及抗毀能力的綜合體現(xiàn)。這種能力具體表現(xiàn)為：
1)微網(wǎng)內(nèi)各電源分配合理,自消納負(fù)荷能力強,僅存在少量不平衡功率。
2)微網(wǎng)中某元件出現(xiàn)故障時,故障元件下游負(fù)荷仍能正常供電。
3)在對現(xiàn)有負(fù)荷的供電基礎(chǔ)上,能承受一定的負(fù)荷增長,即有一定的供電裕度。
4)網(wǎng)絡(luò)的連通度較高。
2交直流混合微電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)堅強度評估指標(biāo)體系
2.1評估指標(biāo)的選取原則
      根據(jù)網(wǎng)絡(luò)堅強度的定義和表現(xiàn),構(gòu)建交直流混合微電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)堅強度指標(biāo)體系時,應(yīng)滿足以下幾點原則：
1)指標(biāo)的全面性。指標(biāo)體系中的指標(biāo)可全面體現(xiàn)評價對象的各項信息,能系統(tǒng)地反映網(wǎng)絡(luò)堅強度。
2)指標(biāo)與評估目標(biāo)的一致性。指標(biāo)應(yīng)反映評估目標(biāo),是評估目標(biāo)的具體細(xì)化。
3)指標(biāo)的相互獨立性。各指標(biāo)之間基本互不相關(guān)。
4)指標(biāo)的易獲取性。指標(biāo)數(shù)據(jù)可通過簡單的計算或測量得到,且具有一定的可操作性。
2.2指標(biāo)體系的構(gòu)建
      要構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)堅強度的指標(biāo)體系,需明確其核心價值,而需求是價值的體現(xiàn)。因此,該指標(biāo)體系本質(zhì)上是利益相關(guān)者堅強度需求滿足程度的衡量。為保證指標(biāo)系統(tǒng)的完整性,本文參照馬斯洛需求層次理論,并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)堅強度的定義,依據(jù)利益相關(guān)者的需求不被滿足所造成的后果嚴(yán)重程度,對堅強度的需求進行層次劃分。堅強度需求的構(gòu)成與其對應(yīng)的一級指標(biāo)如圖1所示,構(gòu)架合理是底層需求,系統(tǒng)可靠是基本需求,故障自愈是上層需求,各需求層次由低到高、逐級提升。該方法可使指標(biāo)體系層次分明、內(nèi)容完備、便于應(yīng)用。下面為各層次需求的影響：
1)構(gòu)架合理需求。該需求不被滿足時,會給利益相關(guān)者帶來巨大的損失。
2)系統(tǒng)可靠需求。該需求不被滿足時,雖不至于帶來巨大的損失,但會對正常的運行帶來不利影響。
3)故障自愈需求。該需求不被滿足時,雖不會影響正常運行,但會造成運行效益的降低。

圖1堅強度的需求構(gòu)成與其對應(yīng)的一級指標(biāo)