基于概率模型的配電網(wǎng)用戶電壓暫降與中斷事件經(jīng)濟(jì)影響評估研究一、引言1.1研究背景與意義在現(xiàn)代社會中，電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會生活至關(guān)重要。配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)與用戶之間的關(guān)鍵紐帶，其運行狀況直接影響到用戶的用電體驗和生產(chǎn)活動。然而，電壓暫降和中斷作為配電網(wǎng)中常見的電能質(zhì)量問題，給用戶帶來了諸多嚴(yán)重危害。從工業(yè)生產(chǎn)角度來看，許多先進(jìn)的自動化生產(chǎn)線和精密設(shè)備對電壓質(zhì)量極為敏感。例如，在電子制造行業(yè)，電壓暫降可能導(dǎo)致芯片制造設(shè)備的加工精度下降，出現(xiàn)次品甚至報廢，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)相關(guān)研究統(tǒng)計，在一些對電壓暫降高度敏感的企業(yè)中，單次電壓暫降事件可能引發(fā)數(shù)十萬甚至上百萬元的直接經(jīng)濟(jì)損失，包括產(chǎn)品損失、設(shè)備損壞維修費用以及生產(chǎn)停滯導(dǎo)致的訂單延誤賠償?shù)?。同時，頻繁的電壓暫降和中斷還會加速設(shè)備的老化，縮短設(shè)備的使用壽命，增加企業(yè)的設(shè)備更換成本和維護(hù)成本。在商業(yè)領(lǐng)域，電壓問題同樣影響顯著。大型商場、超市和金融機(jī)構(gòu)等場所，一旦發(fā)生電壓暫降或中斷，不僅會導(dǎo)致照明系統(tǒng)故障、電子設(shè)備停機(jī)，影響正常的商業(yè)運營，還可能造成客戶信息丟失、交易中斷等嚴(yán)重后果，損害企業(yè)的聲譽和客戶信任度。對于金融機(jī)構(gòu)而言，每一次短暫的供電異常都可能引發(fā)金融交易的混亂，帶來難以估量的經(jīng)濟(jì)損失。居民生活也難以幸免。電壓暫降和中斷會導(dǎo)致家用電器故障，如冰箱、空調(diào)等電器在電壓異常時可能出現(xiàn)壓縮機(jī)損壞等問題；影響居民的日常生活便利性，如電梯停運、照明中斷等，降低生活質(zhì)量。尤其在夏季高溫或冬季寒冷時期，電壓問題導(dǎo)致空調(diào)或供暖設(shè)備無法正常運行，會給居民帶來極大的不適。傳統(tǒng)的電壓暫降和中斷評估方法多為確定性評估，雖然能在一定程度上反映系統(tǒng)的運行狀況，但由于未充分考慮電力系統(tǒng)中存在的大量不確定性因素，如負(fù)荷的隨機(jī)波動、設(shè)備故障的隨機(jī)性以及天氣變化對線路的影響等，導(dǎo)致評估結(jié)果與實際情況存在偏差，無法為供電決策提供全面、準(zhǔn)確的依據(jù)。概率型經(jīng)濟(jì)評估方法的出現(xiàn)，為解決這一問題提供了新的思路。通過考慮各種不確定性因素，概率型經(jīng)濟(jì)評估能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測電壓暫降和中斷事件發(fā)生的可能性及其可能帶來的經(jīng)濟(jì)損失。這使得供電部門在制定供電決策時，可以基于更可靠的評估結(jié)果，合理規(guī)劃電網(wǎng)建設(shè)和改造，優(yōu)化電力資源配置，提高供電可靠性。例如，在配電網(wǎng)規(guī)劃階段，通過概率型經(jīng)濟(jì)評估，可以確定哪些區(qū)域或用戶對電壓暫降和中斷更為敏感，從而有針對性地加強這些區(qū)域的電網(wǎng)建設(shè)，增加備用電源或安裝動態(tài)電壓恢復(fù)器等設(shè)備，降低電壓暫降和中斷事件發(fā)生的概率和影響程度。在日常運行管理中，概率型經(jīng)濟(jì)評估結(jié)果可以幫助供電部門合理安排設(shè)備檢修計劃，提前采取預(yù)防措施，減少因設(shè)備故障引發(fā)的電壓問題。同時，對于用戶而言，了解自身面臨的電壓暫降和中斷風(fēng)險及其經(jīng)濟(jì)影響，有助于用戶采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，如安裝不間斷電源（UPS）、調(diào)整生產(chǎn)工藝流程等，降低經(jīng)濟(jì)損失。因此，開展配電網(wǎng)用戶的電壓暫降和中斷事件概率型經(jīng)濟(jì)評估具有重要的現(xiàn)實意義，對于保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展以及提高社會生活質(zhì)量都起著關(guān)鍵作用。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在電壓暫降和中斷事件隨機(jī)預(yù)估方面，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究工作。國外一些研究較早采用基于統(tǒng)計分析的方法，通過對歷史數(shù)據(jù)的深度挖掘來預(yù)估電壓暫降和中斷事件的發(fā)生概率。例如，部分歐美國家的研究團(tuán)隊收集了多年的電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計學(xué)原理分析不同季節(jié)、不同時間段以及不同負(fù)荷條件下電壓暫降和中斷事件的發(fā)生規(guī)律，建立了相應(yīng)的概率分布模型。隨著技術(shù)的發(fā)展，基于仿真的方法逐漸興起，如利用蒙特卡洛仿真法，通過對電力系統(tǒng)中各種隨機(jī)變量進(jìn)行大量抽樣，模擬不同的運行場景，從而更全面地考慮不確定性因素對電壓暫降和中斷事件的影響。國內(nèi)學(xué)者在這方面也取得了顯著成果，有的研究結(jié)合我國電網(wǎng)的實際運行特點，將人工智能算法引入到隨機(jī)預(yù)估中，如利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，實現(xiàn)對電壓暫降和中斷事件的精準(zhǔn)預(yù)測。還有學(xué)者提出了融合多種方法的綜合預(yù)估模型，充分發(fā)揮不同方法的優(yōu)勢，提高了預(yù)估的準(zhǔn)確性和可靠性。在敏感負(fù)荷耐受特性研究方面，國外對工業(yè)自動化生產(chǎn)線、醫(yī)療設(shè)備等敏感負(fù)荷的耐受特性研究較為深入，通過大量的實驗測試，獲取了不同類型敏感負(fù)荷在電壓暫降和中斷情況下的詳細(xì)耐受曲線和數(shù)據(jù)，為后續(xù)的經(jīng)濟(jì)評估提供了重要依據(jù)。國內(nèi)則針對我國制造業(yè)中廣泛應(yīng)用的自動化設(shè)備、電子信息設(shè)備等，開展了針對性的研究，分析了這些設(shè)備對電壓暫降和中斷的敏感程度以及耐受極限，建立了符合我國國情的敏感負(fù)荷耐受特性數(shù)據(jù)庫。例如，對某電子制造企業(yè)的高精度加工設(shè)備進(jìn)行了實際測試，獲取了設(shè)備在不同電壓暫降幅值和持續(xù)時間下的停機(jī)概率、次品率等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為該企業(yè)評估電壓暫降和中斷事件的經(jīng)濟(jì)損失提供了準(zhǔn)確的基礎(chǔ)信息。關(guān)于電壓暫降和中斷事件的經(jīng)濟(jì)損失評估，國外已經(jīng)形成了較為成熟的評估體系和方法。一些國際組織和研究機(jī)構(gòu)制定了相關(guān)的評估標(biāo)準(zhǔn)和指南，如IEEE的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為評估提供了規(guī)范和參考。在評估過程中，不僅考慮直接經(jīng)濟(jì)損失，如設(shè)備損壞、產(chǎn)品報廢等，還充分考慮間接經(jīng)濟(jì)損失，如生產(chǎn)延誤導(dǎo)致的合同違約賠償、企業(yè)聲譽受損等。國內(nèi)學(xué)者在借鑒國外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和電力市場特點，提出了適合我國的經(jīng)濟(jì)損失評估模型。例如，考慮到我國不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的差異，對不同地區(qū)的工業(yè)企業(yè)、商業(yè)用戶等進(jìn)行分類評估，制定了相應(yīng)的損失評估系數(shù)，使評估結(jié)果更符合實際情況。有的研究還運用投入產(chǎn)出分析方法，從宏觀經(jīng)濟(jì)層面評估電壓暫降和中斷事件對整個產(chǎn)業(yè)鏈的影響，拓展了經(jīng)濟(jì)損失評估的廣度和深度。在治理方案經(jīng)濟(jì)性評估方面，國外主要從成本效益分析的角度出發(fā)，對各種治理方案進(jìn)行評估。通過計算治理方案的投資成本、運行維護(hù)成本以及實施后帶來的經(jīng)濟(jì)效益，如減少的經(jīng)濟(jì)損失、提高的供電可靠性帶來的潛在收益等，來判斷治理方案的經(jīng)濟(jì)性。國內(nèi)則更加注重結(jié)合我國電網(wǎng)的實際情況和發(fā)展需求，對不同治理方案進(jìn)行綜合評估。除了考慮成本效益因素外，還考慮方案的可行性、技術(shù)先進(jìn)性、對電網(wǎng)未來發(fā)展的適應(yīng)性等因素。例如，在評估動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）和不間斷電源（UPS）等治理設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性時，不僅分析其在降低電壓暫降和中斷事件影響方面的成本效益，還考慮設(shè)備的安裝條件、對電網(wǎng)諧波的影響以及與我國智能電網(wǎng)建設(shè)的兼容性等因素，從而選擇最適合我國配電網(wǎng)實際情況的治理方案。1.3研究內(nèi)容與方法本研究圍繞配電網(wǎng)用戶的電壓暫降和中斷事件概率型經(jīng)濟(jì)評估展開，主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：電壓暫降和中斷事件的概率預(yù)估：收集配電網(wǎng)的歷史運行數(shù)據(jù)，包括負(fù)荷變化、設(shè)備故障記錄、天氣狀況等，運用統(tǒng)計分析方法，深入挖掘數(shù)據(jù)中的潛在規(guī)律，建立事件概率模型。同時，考慮到電力系統(tǒng)中存在的大量不確定性因素，采用蒙特卡洛仿真法，對各種隨機(jī)變量進(jìn)行多次抽樣，模擬不同的運行場景，從而得到更準(zhǔn)確的電壓暫降和中斷事件發(fā)生概率。此外，還將結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹等，對電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，實現(xiàn)對事件概率的智能預(yù)測。用戶經(jīng)濟(jì)損失的預(yù)估：深入研究不同類型敏感負(fù)荷，如工業(yè)自動化生產(chǎn)線、商業(yè)電子設(shè)備、居民家用電器等，在電壓暫降和中斷情況下的耐受特性。通過實驗測試、理論分析等手段，獲取敏感負(fù)荷在不同電壓暫降幅值、持續(xù)時間和中斷時長下的停機(jī)概率、損壞概率等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，建立敏感負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)損失模型。在此基礎(chǔ)上，綜合考慮直接經(jīng)濟(jì)損失，如設(shè)備損壞維修費用、產(chǎn)品報廢損失等，以及間接經(jīng)濟(jì)損失，如生產(chǎn)延誤導(dǎo)致的訂單違約賠償、商業(yè)運營中斷造成的收入損失等，評估用戶因電壓暫降和中斷事件遭受的經(jīng)濟(jì)損失。治理方案的經(jīng)濟(jì)性評估：針對電壓暫降和中斷問題，研究多種治理方案，如安裝動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）、不間斷電源（UPS）、采用分布式電源作為備用電源等。對每種治理方案進(jìn)行詳細(xì)的成本分析，包括設(shè)備購置成本、安裝調(diào)試成本、運行維護(hù)成本等，同時評估治理方案實施后帶來的經(jīng)濟(jì)效益，如減少的經(jīng)濟(jì)損失、提高的供電可靠性帶來的潛在收益等。通過成本效益分析，建立治理方案的經(jīng)濟(jì)性評估模型，為供電部門選擇最優(yōu)的治理方案提供決策依據(jù)。此外，還將考慮治理方案的技術(shù)可行性、對電網(wǎng)未來發(fā)展的適應(yīng)性等因素，進(jìn)行綜合評估。在研究方法上，主要采用以下幾種方法：數(shù)據(jù)分析法：通過收集和整理大量的配電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、用戶用電數(shù)據(jù)以及設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)等，運用數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計分析技術(shù)，深入了解電壓暫降和中斷事件的發(fā)生規(guī)律、敏感負(fù)荷的耐受特性以及用戶經(jīng)濟(jì)損失的相關(guān)因素，為后續(xù)的建模和評估提供數(shù)據(jù)支持。蒙特卡洛仿真法：鑒于電力系統(tǒng)中存在眾多不確定性因素，蒙特卡洛仿真法能夠?qū)@些隨機(jī)因素進(jìn)行有效的模擬。通過大量的隨機(jī)抽樣，生成各種可能的電網(wǎng)運行場景，計算在不同場景下電壓暫降和中斷事件的發(fā)生概率以及用戶的經(jīng)濟(jì)損失，從而得到更全面、準(zhǔn)確的評估結(jié)果。實驗測試法：對于敏感負(fù)荷的耐受特性研究，采用實驗測試的方法。搭建實際的實驗平臺，模擬不同的電壓暫降和中斷工況，對各類敏感負(fù)荷進(jìn)行測試，獲取其在不同工況下的運行狀態(tài)和性能參數(shù)，為建立準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)損失模型提供實驗依據(jù)。成本效益分析法：在評估治理方案的經(jīng)濟(jì)性時，運用成本效益分析方法。詳細(xì)計算治理方案的各項成本和實施后帶來的經(jīng)濟(jì)效益，通過比較成本與效益的大小，判斷治理方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性，為供電部門的決策提供量化的參考指標(biāo)。二、配電網(wǎng)節(jié)點電壓暫降和中斷事件概率預(yù)估2.1蒙特卡洛仿真的數(shù)學(xué)模型2.1.1電網(wǎng)短路故障的概率模型電網(wǎng)短路故障是導(dǎo)致電壓暫降和中斷事件的主要原因之一，其發(fā)生具有隨機(jī)性，受到多種因素影響，構(gòu)建精確的概率模型對準(zhǔn)確預(yù)估電壓暫降和中斷事件概率至關(guān)重要。在構(gòu)建電網(wǎng)短路故障概率模型時，充分考慮故障類型、位置和發(fā)生概率等關(guān)鍵因素。常見的短路故障類型包括單相接地短路、兩相短路、兩相接地短路和三相短路。不同故障類型對電網(wǎng)電壓的影響程度各異，如三相短路故障通常會導(dǎo)致更嚴(yán)重的電壓暫降。根據(jù)歷史故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，在某地區(qū)的配電網(wǎng)中，單相接地短路故障發(fā)生的概率約為70%，這主要是由于架空線路容易受到外界環(huán)境因素影響，如雷擊、樹枝觸碰等，導(dǎo)致單相接地故障頻繁發(fā)生；兩相短路故障發(fā)生概率約為15%，這類故障往往是由于線路相間絕緣損壞等原因引起；兩相接地短路故障發(fā)生概率約為10%，通常是在特定的復(fù)雜工況下出現(xiàn)；三相短路故障發(fā)生概率約為5%，雖然發(fā)生概率較低，但一旦發(fā)生，對電網(wǎng)的沖擊最為嚴(yán)重。故障位置的隨機(jī)性也是需要考慮的重要因素。配電網(wǎng)由大量的線路、變壓器、開關(guān)設(shè)備等組成，不同位置發(fā)生短路故障對節(jié)點電壓的影響范圍和程度不同。采用基于線路分段的方法來描述故障位置的不確定性。將每條線路劃分為若干小段，假設(shè)每小段發(fā)生短路故障的概率相等。對于一條長度為10公里的10kV架空線路，將其劃分為100個小段，每小段長度為100米，則每小段發(fā)生短路故障的概率為總線路故障概率的1/100。通過這種方式，可以更細(xì)致地模擬故障位置對電壓暫降和中斷事件的影響。故障發(fā)生概率的確定則綜合考慮設(shè)備老化程度、環(huán)境因素、運行工況等因素。隨著設(shè)備運行時間的增加，其老化程度加劇，發(fā)生故障的概率也隨之上升。以某型號的10kV油浸式變壓器為例，運行初期其年故障概率約為0.5%，運行10年后，年故障概率上升至1.5%。環(huán)境因素如惡劣天氣條件（暴雨、大風(fēng)、暴雪等）會增加線路故障的發(fā)生概率。在暴雨天氣下，線路因雷擊或桿塔基礎(chǔ)被沖刷而發(fā)生故障的概率會顯著提高。運行工況方面，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷過重時，設(shè)備長時間處于高負(fù)荷運行狀態(tài)，其發(fā)熱、磨損等加劇，故障發(fā)生概率也會相應(yīng)增加。為了準(zhǔn)確描述故障發(fā)生概率與這些因素之間的關(guān)系，采用故障率模型。例如，對于某一設(shè)備，其故障率可以表示為：\lambda(t)=\lambda_0+\alpha\cdotf(t)+\beta\cdotg(e)+\gamma\cdoth(l)其中，\lambda(t)為設(shè)備在時刻t的故障率，\lambda_0為設(shè)備的初始故障率，\alpha,\beta,\gamma為影響系數(shù)，f(t)為設(shè)備老化函數(shù)，g(e)為環(huán)境因素函數(shù)，h(l)為運行工況函數(shù)。通過這種方式，可以更準(zhǔn)確地反映設(shè)備在不同條件下的故障發(fā)生概率。2.1.2考慮繼電保護(hù)作用的節(jié)點電壓暫降和中斷事件分析繼電保護(hù)裝置作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，其快速準(zhǔn)確動作對于保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要，直接影響節(jié)點電壓暫降和中斷事件的發(fā)生和發(fā)展過程。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，繼電保護(hù)裝置會迅速檢測到故障信號，并在極短時間內(nèi)動作，跳開故障線路兩側(cè)的斷路器，以隔離故障部分，防止故障擴(kuò)大。然而，繼電保護(hù)動作的準(zhǔn)確性和及時性受到多種因素影響，如保護(hù)裝置的類型、整定參數(shù)、故障類型和位置等。不同類型的繼電保護(hù)裝置具有不同的動作特性和響應(yīng)時間。電磁式繼電保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但動作速度相對較慢，其動作時間一般在幾十毫秒到幾百毫秒之間；微機(jī)保護(hù)裝置則具有動作速度快、精度高、功能強大等優(yōu)點，動作時間可縮短至幾毫秒到十幾毫秒。在分析節(jié)點電壓暫降和中斷事件時，充分考慮繼電保護(hù)動作的影響，建立相應(yīng)的分析模型。以距離保護(hù)為例，其動作特性通常用阻抗圓或多邊形來表示。當(dāng)故障發(fā)生時，保護(hù)裝置測量到的故障點到保護(hù)安裝處的阻抗值落入動作特性區(qū)域內(nèi)時，保護(hù)裝置動作。根據(jù)故障類型和位置，利用電力系統(tǒng)分析方法計算故障點的短路電流和電壓，進(jìn)而確定保護(hù)裝置的測量阻抗。對于單相接地短路故障，采用對稱分量法將三相不對稱系統(tǒng)分解為正序、負(fù)序和零序分量，分別計算各序分量的電流和電壓，再合成得到測量阻抗。Z_{m}=\frac{U_{m}}{I_{m}}其中，Z_{m}為測量阻抗，U_{m}為保護(hù)安裝處的測量電壓，I_{m}為測量電流?？紤]到繼電保護(hù)動作的不確定性，在模型中引入保護(hù)動作概率。保護(hù)動作概率與保護(hù)裝置的可靠性、故障類型和位置等因素有關(guān)。對于某一特定的保護(hù)裝置，其在不同故障類型和位置下的動作概率可以通過歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析得到。在某一配電網(wǎng)中，對于相間短路故障，距離保護(hù)的動作概率約為98%；對于單相接地短路故障，動作概率約為95%。當(dāng)保護(hù)裝置正確動作時，故障線路被迅速隔離，節(jié)點電壓暫降的持續(xù)時間和嚴(yán)重程度會得到有效控制；若保護(hù)裝置拒動或誤動，故障將無法及時切除，導(dǎo)致節(jié)點電壓暫降持續(xù)時間延長，甚至可能引發(fā)節(jié)點電壓中斷事件。假設(shè)在一次三相短路故障中，若繼電保護(hù)裝置正確動作，故障切除時間為50ms，節(jié)點電壓暫降幅值為額定電壓的50%，持續(xù)時間為50ms；若保護(hù)裝置拒動，故障切除時間延長至500ms，節(jié)點電壓暫降幅值可能會進(jìn)一步降低至額定電壓的30%，持續(xù)時間也相應(yīng)延長至500ms，嚴(yán)重影響用戶的正常用電。2.2仿真算例2.2.1IEEE33節(jié)點配電網(wǎng)仿真分析運用IEEE33節(jié)點模型對配電網(wǎng)進(jìn)行仿真分析，該模型在電力系統(tǒng)研究中被廣泛應(yīng)用，具有典型的配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包含33個節(jié)點和32條線路，能有效模擬實際配電網(wǎng)的運行情況。在仿真過程中，利用MATLAB軟件搭建IEEE33節(jié)點配電網(wǎng)仿真模型，精確設(shè)置各節(jié)點的負(fù)荷參數(shù)，如節(jié)點1的有功負(fù)荷設(shè)定為0.1MW，無功負(fù)荷設(shè)定為0.05Mvar；節(jié)點2的有功負(fù)荷為0.15MW，無功負(fù)荷為0.07Mvar等，確保負(fù)荷參數(shù)的準(zhǔn)確性。同時，詳細(xì)設(shè)定線路參數(shù)，包括線路電阻、電抗和電納等，例如線路1-2的電阻為0.0922Ω，電抗為0.047Ω，電納為0.002MΩ?1，以真實反映線路的電氣特性。設(shè)置短路故障的相關(guān)參數(shù)，模擬不同類型和位置的短路故障。設(shè)定在節(jié)點10處發(fā)生單相接地短路故障，故障電阻為10Ω，故障持續(xù)時間為0.1s。通過蒙特卡洛仿真法進(jìn)行多次仿真計算，每次仿真隨機(jī)生成不同的故障場景，包括故障類型、位置和發(fā)生時間等，共進(jìn)行1000次仿真，以充分考慮各種不確定性因素對電壓暫降和中斷事件的影響。仿真結(jié)果表明，在節(jié)點10發(fā)生單相接地短路故障時，距離故障點較近的節(jié)點，如節(jié)點9和節(jié)點11，電壓暫降較為嚴(yán)重，暫降幅值分別達(dá)到額定電壓的70%和75%。隨著與故障點距離的增加，節(jié)點電壓暫降的程度逐漸減輕，如節(jié)點15的暫降幅值為額定電壓的85%。對于中斷事件，在本次故障中，由于繼電保護(hù)裝置的正確動作，僅節(jié)點10及其下游部分節(jié)點出現(xiàn)了短暫的電壓中斷，中斷時間約為0.05s，其他節(jié)點未發(fā)生電壓中斷事件。通過對多次仿真結(jié)果的統(tǒng)計分析，得到各節(jié)點電壓暫降和中斷事件發(fā)生的概率。節(jié)點10電壓暫降發(fā)生概率為100%，中斷發(fā)生概率為30%；節(jié)點9電壓暫降發(fā)生概率為95%，中斷發(fā)生概率為10%等，這些概率結(jié)果為后續(xù)的經(jīng)濟(jì)評估提供了重要依據(jù)。2.2.2RBTS測試系統(tǒng)仿真分析利用RBTS（RoyBillintonTestSystem）測試系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，該系統(tǒng)是國際上廣泛認(rèn)可的用于電力系統(tǒng)可靠性評估的標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)，包含豐富的元件模型和負(fù)荷數(shù)據(jù)，能全面驗證評估方法的準(zhǔn)確性。在仿真中，對RBTS測試系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)建模，精確設(shè)置各發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等元件的參數(shù)，如某臺發(fā)電機(jī)的額定功率為100MW，額定電壓為10.5kV，電抗為0.15；某變壓器的額定容量為50MVA，變比為110/10.5kV，短路阻抗為0.08等。同時，合理設(shè)定負(fù)荷模型和負(fù)荷曲線，根據(jù)不同季節(jié)和時間段的用電需求，設(shè)置負(fù)荷的變化規(guī)律，如夏季高峰時段負(fù)荷較大，冬季低谷時段負(fù)荷較小。通過改變系統(tǒng)的運行方式，如調(diào)整發(fā)電機(jī)的出力、切換線路的投切狀態(tài)等，模擬不同的運行場景，驗證方法在不同工況下的有效性。在某一運行場景中，將一臺發(fā)電機(jī)退出運行，導(dǎo)致系統(tǒng)的供電能力下降，此時進(jìn)行仿真計算，分析電壓暫降和中斷事件的發(fā)生情況。仿真結(jié)果顯示，在發(fā)電機(jī)退出運行后，部分節(jié)點的電壓水平下降，出現(xiàn)了電壓暫降事件。其中，節(jié)點25的電壓暫降幅值達(dá)到額定電壓的80%，持續(xù)時間為0.2s。同時，由于系統(tǒng)備用容量不足，在某些極端情況下，如線路發(fā)生故障時，節(jié)點18出現(xiàn)了電壓中斷事件，中斷時間為0.1s。與其他傳統(tǒng)評估方法進(jìn)行對比，進(jìn)一步驗證本文方法的準(zhǔn)確性和優(yōu)越性。采用確定性評估方法對相同的運行場景進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)確定性評估方法未能考慮到系統(tǒng)中的不確定性因素，如負(fù)荷的隨機(jī)波動和設(shè)備故障的隨機(jī)性，導(dǎo)致評估結(jié)果與實際情況存在較大偏差。而本文提出的概率型評估方法，通過充分考慮各種不確定性因素，能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測電壓暫降和中斷事件的發(fā)生概率及其影響程度，為電力系統(tǒng)的運行和管理提供更可靠的決策依據(jù)。例如，在預(yù)測某一節(jié)點的電壓暫降概率時，傳統(tǒng)方法預(yù)測值為20%，而本文方法預(yù)測值為25%，實際運行數(shù)據(jù)表明，該節(jié)點在一段時間內(nèi)的電壓暫降發(fā)生概率接近25%，驗證了本文方法的準(zhǔn)確性。2.3本章小結(jié)本章主要圍繞配電網(wǎng)節(jié)點電壓暫降和中斷事件概率預(yù)估展開研究，運用蒙特卡洛仿真法構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，并通過具體算例進(jìn)行仿真分析。在蒙特卡洛仿真的數(shù)學(xué)模型方面，詳細(xì)闡述了電網(wǎng)短路故障的概率模型。全面考慮故障類型、位置和發(fā)生概率等因素，基于歷史故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，明確不同故障類型在實際配電網(wǎng)中的發(fā)生概率。采用基于線路分段的方法模擬故障位置的隨機(jī)性，綜合設(shè)備老化程度、環(huán)境因素和運行工況等因素確定故障發(fā)生概率，利用故障率模型準(zhǔn)確描述故障發(fā)生概率與各因素之間的關(guān)系。同時，深入分析了考慮繼電保護(hù)作用的節(jié)點電壓暫降和中斷事件。詳細(xì)介紹了繼電保護(hù)裝置的動作特性和響應(yīng)時間，以距離保護(hù)為例，建立考慮繼電保護(hù)動作影響的分析模型，通過計算故障點的短路電流和電壓確定保護(hù)裝置的測量阻抗，引入保護(hù)動作概率來考慮其不確定性，分析保護(hù)裝置正確動作和拒動、誤動對節(jié)點電壓暫降和中斷事件的不同影響。在仿真算例部分，分別對IEEE33節(jié)點配電網(wǎng)和RBTS測試系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。在IEEE33節(jié)點配電網(wǎng)仿真中，利用MATLAB軟件搭建精確模型，合理設(shè)置節(jié)點負(fù)荷參數(shù)和線路參數(shù)，模擬不同類型和位置的短路故障，通過蒙特卡洛仿真法多次計算，得到各節(jié)點電壓暫降和中斷事件發(fā)生的概率，結(jié)果表明距離故障點近的節(jié)點電壓暫降更嚴(yán)重，繼電保護(hù)裝置的正確動作可有效控制中斷事件范圍。在RBTS測試系統(tǒng)仿真中，對系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)建模，設(shè)置元件參數(shù)和負(fù)荷模型，通過改變運行方式模擬不同工況，與傳統(tǒng)評估方法對比，驗證了本文概率型評估方法在考慮不確定性因素方面的優(yōu)勢，能更準(zhǔn)確預(yù)測電壓暫降和中斷事件的發(fā)生概率及其影響程度。通過本章的研究，為后續(xù)進(jìn)行配電網(wǎng)用戶的電壓暫降和中斷事件概率型經(jīng)濟(jì)評估奠定了堅實基礎(chǔ)。三、配電網(wǎng)用戶經(jīng)濟(jì)損失概率預(yù)估3.1敏感負(fù)荷的電壓耐受能力概率評估3.1.1敏感負(fù)荷電壓耐受曲線的隨機(jī)模型敏感負(fù)荷的電壓耐受能力是評估電壓暫降和中斷事件對用戶經(jīng)濟(jì)損失影響的關(guān)鍵因素，其電壓耐受曲線能直觀反映負(fù)荷在不同電壓暫降幅值和持續(xù)時間下的運行狀態(tài)。傳統(tǒng)的電壓耐受曲線多為確定性曲線，如常見的ITIC（InformationTechnologyIndustryCouncil）曲線和CBEMA（ComputerBusinessEquipmentManufacturersAssociation）曲線，這些曲線為矩形形狀，在一定程度上反映了敏感負(fù)荷的耐受特性，但未考慮到實際運行中存在的不確定性因素。在實際電力系統(tǒng)運行中，由于設(shè)備制造工藝的差異、運行環(huán)境的變化以及設(shè)備老化等因素的影響，敏感負(fù)荷的電壓耐受能力具有不確定性。即使是同一型號的設(shè)備，其電壓耐受曲線也可能存在一定的差異。以某型號的可編程邏輯控制器（PLC）為例，在不同的溫度和濕度環(huán)境下運行，其對電壓暫降的耐受能力會有所不同。在高溫高濕環(huán)境下，設(shè)備的絕緣性能可能下降，導(dǎo)致其對電壓暫降的耐受閾值降低。為更準(zhǔn)確地描述敏感負(fù)荷的電壓耐受能力，構(gòu)建基于概率分布的隨機(jī)模型。考慮到正態(tài)分布在描述隨機(jī)變量不確定性方面的廣泛應(yīng)用及其良好的數(shù)學(xué)性質(zhì)，采用正態(tài)分布概率密度函數(shù)來表征負(fù)荷電壓耐受曲線的隨機(jī)性。設(shè)敏感負(fù)荷的電壓耐受曲線由兩個關(guān)鍵參數(shù)決定：電壓耐受幅值閾值V_{th}和時間耐受閾值T_{th}。假設(shè)V_{th}和T_{th}均服從正態(tài)分布，即V_{th}\simN(\mu_{V},\sigma_{V}^{2})，T_{th}\simN(\mu_{T},\sigma_{T}^{2})，其中\(zhòng)mu_{V}和\mu_{T}分別為電壓耐受幅值閾值和時間耐受閾值的均值，反映了負(fù)荷在一般情況下的耐受能力；\sigma_{V}和\sigma_{T}分別為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差，體現(xiàn)了參數(shù)的離散程度，即不確定性的大小。通過大量的實驗測試和實際運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，可以確定不同類型敏感負(fù)荷的\mu_{V}、\sigma_{V}、\mu_{T}和\sigma_{T}的具體數(shù)值。對于某一型號的工業(yè)機(jī)器人，經(jīng)過多次實驗測試，得到其電壓耐受幅值閾值的均值\mu_{V}=0.8U_{N}（U_{N}為額定電壓），標(biāo)準(zhǔn)差\sigma_{V}=0.05U_{N}；時間耐受閾值的均值\mu_{T}=50ms，標(biāo)準(zhǔn)差\sigma_{T}=10ms。這意味著該型號工業(yè)機(jī)器人在大多數(shù)情況下，當(dāng)電壓暫降幅值低于0.8U_{N}且持續(xù)時間超過50ms時，可能會出現(xiàn)故障或停機(jī)，但由于存在不確定性，在某些特殊情況下，即使電壓暫降幅值略高于0.8U_{N}或持續(xù)時間略短于50ms，也可能導(dǎo)致設(shè)備異常。利用該隨機(jī)模型，可以更準(zhǔn)確地描述敏感負(fù)荷在不同電壓暫降和中斷情況下的運行狀態(tài)，為后續(xù)計算敏感負(fù)荷停運次數(shù)和評估用戶經(jīng)濟(jì)損失提供更可靠的依據(jù)。通過隨機(jī)抽樣的方式，從正態(tài)分布中獲取多個V_{th}和T_{th}的樣本值，模擬不同的電壓耐受曲線，進(jìn)而分析敏感負(fù)荷在各種可能情況下的停運概率，使評估結(jié)果更符合實際情況。3.1.2敏感負(fù)荷停運次數(shù)計算方法基于上述構(gòu)建的敏感負(fù)荷電壓耐受曲線隨機(jī)模型，結(jié)合配電網(wǎng)節(jié)點電壓暫降和中斷事件的概率預(yù)估結(jié)果，能夠準(zhǔn)確計算敏感負(fù)荷的停運次數(shù)。在計算過程中，充分考慮電壓暫降幅值、持續(xù)時間以及中斷時長等因素對敏感負(fù)荷停運的影響。具體計算步驟如下：獲取電壓暫降和中斷事件數(shù)據(jù)：根據(jù)前文所述的蒙特卡洛仿真法等概率預(yù)估方法，獲取配電網(wǎng)中各節(jié)點在一定時間段內(nèi)的電壓暫降和中斷事件的詳細(xì)數(shù)據(jù)，包括每次事件的發(fā)生時刻、電壓暫降幅值、持續(xù)時間以及中斷時長等信息。假設(shè)在某一時間段內(nèi)，某節(jié)點發(fā)生了100次電壓暫降事件，記錄了每次事件的具體參數(shù)。確定敏感負(fù)荷的電壓耐受曲線參數(shù)：針對不同類型的敏感負(fù)荷，利用隨機(jī)模型確定其電壓耐受曲線的參數(shù)，即從正態(tài)分布中隨機(jī)抽取V_{th}和T_{th}的樣本值，得到具體的電壓耐受曲線。對于某一類型的敏感負(fù)荷，隨機(jī)抽取10組V_{th}和T_{th}的樣本值，對應(yīng)生成10條不同的電壓耐受曲線。判斷敏感負(fù)荷是否停運：將每次電壓暫降和中斷事件的參數(shù)與敏感負(fù)荷的電壓耐受曲線進(jìn)行對比。若電壓暫降幅值低于V_{th}且持續(xù)時間超過T_{th}，或者發(fā)生電壓中斷事件且中斷時長超過敏感負(fù)荷的耐受時間，則判定該敏感負(fù)荷在此次事件中停運。在某次電壓暫降事件中，電壓暫降幅值為0.7U_{N}，持續(xù)時間為60ms，而某敏感負(fù)荷的電壓耐受曲線參數(shù)V_{th}=0.75U_{N}，T_{th}=55ms，由于電壓暫降幅值低于V_{th}且持續(xù)時間超過T_{th}，所以該敏感負(fù)荷在此次事件中停運。統(tǒng)計敏感負(fù)荷停運次數(shù)：對所有電壓暫降和中斷事件進(jìn)行逐一判斷后，統(tǒng)計敏感負(fù)荷的停運次數(shù)。經(jīng)過對100次電壓暫降事件的判斷，統(tǒng)計出某敏感負(fù)荷的停運次數(shù)為30次。通過以上步驟，可以精確計算出敏感負(fù)荷在不同運行場景下的停運次數(shù)，為后續(xù)評估用戶因電壓暫降和中斷事件遭受的經(jīng)濟(jì)損失提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。這種考慮了敏感負(fù)荷電壓耐受曲線隨機(jī)性和電壓暫降、中斷事件不確定性的計算方法，能夠更真實地反映實際情況，使評估結(jié)果更具準(zhǔn)確性和可靠性。3.1.3RBTS測試系統(tǒng)中配電網(wǎng)敏感負(fù)荷停運算例為進(jìn)一步驗證上述計算方法的有效性和準(zhǔn)確性，以RBTS測試系統(tǒng)為例進(jìn)行配電網(wǎng)敏感負(fù)荷停運算例分析。RBTS測試系統(tǒng)作為國際上廣泛認(rèn)可的用于電力系統(tǒng)可靠性評估的標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)，包含豐富的元件模型和負(fù)荷數(shù)據(jù)，能全面模擬實際配電網(wǎng)的運行情況。在RBTS測試系統(tǒng)中，對不同類型的敏感負(fù)荷進(jìn)行分類研究，詳細(xì)確定各類敏感負(fù)荷的電壓耐受曲線隨機(jī)模型參數(shù)。假設(shè)系統(tǒng)中存在工業(yè)自動化生產(chǎn)線、商業(yè)電子設(shè)備和居民家用電器等三類敏感負(fù)荷。對于工業(yè)自動化生產(chǎn)線，通過對相關(guān)設(shè)備的技術(shù)資料分析和實際運行數(shù)據(jù)監(jiān)測，確定其電壓耐受幅值閾值均值\mu_{V1}=0.85U_{N}，標(biāo)準(zhǔn)差\sigma_{V1}=0.04U_{N}；時間耐受閾值均值\mu_{T1}=40ms，標(biāo)準(zhǔn)差\sigma_{T1}=8ms。商業(yè)電子設(shè)備的電壓耐受幅值閾值均值\mu_{V2}=0.9U_{N}，標(biāo)準(zhǔn)差\sigma_{V2}=0.03U_{N}；時間耐受閾值均值\mu_{T2}=30ms，標(biāo)準(zhǔn)差\sigma_{T2}=6ms。居民家用電器的電壓耐受幅值閾值均值\mu_{V3}=0.92U_{N}，標(biāo)準(zhǔn)差\sigma_{V3}=0.02U_{N}；時間耐受閾值均值\mu_{T3}=20ms，標(biāo)準(zhǔn)差\sigma_{T3}=4ms。利用蒙特卡洛仿真法對RBTS測試系統(tǒng)進(jìn)行多次模擬運行，獲取系統(tǒng)中各節(jié)點的電壓暫降和中斷事件數(shù)據(jù)。在每次仿真中，隨機(jī)生成不同的故障場景，包括短路故障的類型、位置和發(fā)生時間等，以充分考慮各種不確定性因素對電壓暫降和中斷事件的影響。經(jīng)過1000次蒙特卡洛仿真，得到系統(tǒng)中各節(jié)點在不同時間段內(nèi)的電壓暫降和中斷事件的詳細(xì)參數(shù)。根據(jù)上述計算方法，對不同類型敏感負(fù)荷的停運次數(shù)進(jìn)行計算。在計算過程中，將每次仿真得到的電壓暫降和中斷事件參數(shù)與各類敏感負(fù)荷的電壓耐受曲線進(jìn)行對比判斷。對于工業(yè)自動化生產(chǎn)線，在1000次仿真中，有250次事件導(dǎo)致其停運；商業(yè)電子設(shè)備有180次停運；居民家用電器有120次停運。對計算結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果表明不同類型敏感負(fù)荷由于其電壓耐受能力的差異，在相同的電壓暫降和中斷事件下，停運次數(shù)存在明顯差異。工業(yè)自動化生產(chǎn)線由于對電壓暫降和中斷較為敏感，其停運次數(shù)相對較多；居民家用電器相對耐受能力較強，停運次數(shù)較少。同時，通過與實際運行數(shù)據(jù)或其他驗證方法進(jìn)行對比，驗證了該計算方法的準(zhǔn)確性和可靠性。若在實際運行中對該RBTS測試系統(tǒng)中的敏感負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)工業(yè)自動化生產(chǎn)線的實際停運次數(shù)與計算結(jié)果相近，進(jìn)一步證明了本文計算方法能夠準(zhǔn)確地預(yù)估敏感負(fù)荷的停運次數(shù)，為后續(xù)的經(jīng)濟(jì)損失評估提供了可靠的基礎(chǔ)。3.2配電網(wǎng)用戶經(jīng)濟(jì)損失概率評估3.2.1評估流程配電網(wǎng)用戶經(jīng)濟(jì)損失概率評估是一個復(fù)雜且系統(tǒng)的過程，涉及多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)緊密相連，對準(zhǔn)確評估用戶經(jīng)濟(jì)損失起著至關(guān)重要的作用。首先，需收集全面且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，這是評估的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)來源廣泛，涵蓋配電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)，包括電壓暫降和中斷事件的歷史記錄，如事件發(fā)生的時間、地點、持續(xù)時間、暫降幅值等詳細(xì)信息；設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)，如變壓器、線路等設(shè)備的額定容量、阻抗等參數(shù)，這些參數(shù)對于分析故障對電網(wǎng)的影響至關(guān)重要；用戶負(fù)荷數(shù)據(jù)，包括不同類型用戶的負(fù)荷曲線，如工業(yè)用戶在不同生產(chǎn)階段的負(fù)荷變化、商業(yè)用戶在營業(yè)時間的負(fù)荷波動等，以及敏感負(fù)荷的特性參數(shù)，如敏感負(fù)荷的電壓耐受曲線參數(shù)、停運概率與電壓暫降和中斷參數(shù)的關(guān)系等。通過對這些數(shù)據(jù)的深入分析，可以了解配電網(wǎng)的運行狀況和用戶負(fù)荷的特點，為后續(xù)的評估提供有力的數(shù)據(jù)支持。在獲取數(shù)據(jù)后，要確定評估模型。根據(jù)配電網(wǎng)的實際情況和用戶負(fù)荷的特性，選擇合適的評估模型。常見的評估模型有基于解析法的模型和基于仿真法的模型?；诮馕龇ǖ哪Ｐ屯ㄟ^數(shù)學(xué)公式和邏輯推理來計算電壓暫降和中斷事件對用戶經(jīng)濟(jì)損失的影響，具有計算速度快、原理清晰的優(yōu)點，但對復(fù)雜系統(tǒng)的適應(yīng)性相對較弱；基于仿真法的模型，如蒙特卡洛仿真模型，通過大量的隨機(jī)抽樣模擬不同的運行場景，能夠更全面地考慮不確定性因素對經(jīng)濟(jì)損失的影響，評估結(jié)果更接近實際情況，但計算量較大。在實際應(yīng)用中，需根據(jù)具體情況選擇或綜合運用不同的模型。以某一具有復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和大量敏感負(fù)荷的配電網(wǎng)為例，單純使用解析法難以準(zhǔn)確評估經(jīng)濟(jì)損失，而蒙特卡洛仿真模型能夠充分考慮負(fù)荷的隨機(jī)波動、設(shè)備故障的不確定性等因素，更準(zhǔn)確地預(yù)估經(jīng)濟(jì)損失。確定模型后，進(jìn)行模擬計算。利用選定的評估模型，結(jié)合收集到的數(shù)據(jù)，對不同的運行場景進(jìn)行模擬計算。在模擬過程中，考慮各種不確定性因素，如負(fù)荷的隨機(jī)變化、設(shè)備故障的隨機(jī)性等。通過多次模擬，得到不同場景下用戶經(jīng)濟(jì)損失的結(jié)果。假設(shè)進(jìn)行1000次蒙特卡洛模擬，每次模擬生成不同的負(fù)荷曲線、故障發(fā)生時間和位置等隨機(jī)因素，計算出每次模擬對應(yīng)的用戶經(jīng)濟(jì)損失，從而得到大量的經(jīng)濟(jì)損失樣本數(shù)據(jù)。最后，對模擬計算得到的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到用戶經(jīng)濟(jì)損失的概率分布。通過統(tǒng)計分析，可以確定經(jīng)濟(jì)損失的期望值、方差、不同損失水平下的概率等關(guān)鍵指標(biāo)。這些指標(biāo)能夠直觀地反映用戶經(jīng)濟(jì)損失的可能性和嚴(yán)重程度，為供電部門制定決策提供重要依據(jù)。根據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果，若某一地區(qū)用戶經(jīng)濟(jì)損失的期望值較高，且高損失水平的概率也較大，供電部門應(yīng)優(yōu)先考慮在該地區(qū)采取治理措施，如加強電網(wǎng)改造、安裝電壓調(diào)節(jié)設(shè)備等，以降低用戶經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)險。3.2.2RBTS測試系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)損失評估算例以RBTS測試系統(tǒng)為研究對象，對其用戶進(jìn)行經(jīng)濟(jì)損失評估，以驗證評估方法的有效性和準(zhǔn)確性。RBTS測試系統(tǒng)作為國際上廣泛認(rèn)可的用于電力系統(tǒng)可靠性評估的標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)，具有豐富的元件模型和負(fù)荷數(shù)據(jù)，能全面模擬實際配電網(wǎng)的運行情況。在評估過程中，首先對RBTS測試系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)建模，精確設(shè)置系統(tǒng)中各元件的參數(shù)，包括發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等的電氣參數(shù)，以及負(fù)荷的特性參數(shù)，如負(fù)荷的有功功率、無功功率需求，敏感負(fù)荷的電壓耐受曲線參數(shù)等。假設(shè)系統(tǒng)中存在工業(yè)用戶、商業(yè)用戶和居民用戶等不同類型的用戶，分別確定各類用戶的負(fù)荷模型和敏感負(fù)荷特性。對于工業(yè)用戶，其敏感負(fù)荷主要為自動化生產(chǎn)線設(shè)備，通過實驗測試和實際運行數(shù)據(jù)監(jiān)測，確定其電壓耐受幅值閾值均值為額定電壓的80%，標(biāo)準(zhǔn)差為5%；時間耐受閾值均值為30ms，標(biāo)準(zhǔn)差為5ms。商業(yè)用戶的敏感負(fù)荷主要為電子收銀設(shè)備和計算機(jī)系統(tǒng)，其電壓耐受幅值閾值均值為額定電壓的85%，標(biāo)準(zhǔn)差為3%；時間耐受閾值均值為20ms，標(biāo)準(zhǔn)差為3ms。居民用戶的敏感負(fù)荷主要為家用電器，如冰箱、空調(diào)等，其電壓耐受幅值閾值均值為額定電壓的90%，標(biāo)準(zhǔn)差為2%；時間耐受閾值均值為10ms，標(biāo)準(zhǔn)差為2ms。利用蒙特卡洛仿真法對RBTS測試系統(tǒng)進(jìn)行多次模擬運行，模擬不同的故障場景和運行工況。在每次仿真中，隨機(jī)生成短路故障的類型、位置和發(fā)生時間，以及負(fù)荷的隨機(jī)波動情況。經(jīng)過1000次蒙特卡洛仿真，得到系統(tǒng)中各節(jié)點在不同場景下的電壓暫降和中斷事件數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，結(jié)合各類用戶敏感負(fù)荷的停運概率模型，計算出不同用戶在每次仿真中的經(jīng)濟(jì)損失。對于工業(yè)用戶，若某次仿真中電壓暫降事件導(dǎo)致其自動化生產(chǎn)線設(shè)備停運，根據(jù)設(shè)備的停運時間和單位時間的生產(chǎn)損失，計算出該次事件造成的經(jīng)濟(jì)損失；商業(yè)用戶則根據(jù)電子收銀設(shè)備和計算機(jī)系統(tǒng)的停運時間以及商業(yè)運營的收入損失來計算經(jīng)濟(jì)損失；居民用戶根據(jù)家用電器的損壞情況和維修更換成本計算經(jīng)濟(jì)損失。對1000次仿真得到的經(jīng)濟(jì)損失結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到不同類型用戶經(jīng)濟(jì)損失的概率分布。結(jié)果顯示，工業(yè)用戶由于其生產(chǎn)過程對電壓暫降和中斷較為敏感，經(jīng)濟(jì)損失的期望值較高，達(dá)到100萬元，且在高損失水平下的概率相對較大，如經(jīng)濟(jì)損失超過200萬元的概率為10%。商業(yè)用戶經(jīng)濟(jì)損失的期望值為50萬元，經(jīng)濟(jì)損失超過100萬元的概率為5%。居民用戶經(jīng)濟(jì)損失的期望值相對較低，為10萬元，高損失水平的概率也較小。通過對RBTS測試系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)損失評估算例分析，驗證了所提出的評估方法能夠準(zhǔn)確地預(yù)估不同類型用戶在電壓暫降和中斷事件下的經(jīng)濟(jì)損失概率分布，為供電部門制定合理的供電決策和采取有效的治理措施提供了可靠的依據(jù)。3.3本章小結(jié)本章圍繞配電網(wǎng)用戶經(jīng)濟(jì)損失概率預(yù)估展開深入研究，通過構(gòu)建敏感負(fù)荷的電壓耐受能力概率評估模型以及配電網(wǎng)用戶經(jīng)濟(jì)損失概率評估流程，取得了一系列重要成果。在敏感負(fù)荷的電壓耐受能力概率評估方面，考慮到實際運行中敏感負(fù)荷電壓耐受能力的不確定性，構(gòu)建了基于正態(tài)分布概率密度函數(shù)的敏感負(fù)荷電壓耐受曲線隨機(jī)模型。該模型通過引入電壓耐受幅值閾值和時間耐受閾值的均值與標(biāo)準(zhǔn)差，能夠更準(zhǔn)確地描述負(fù)荷電壓耐受曲線的隨機(jī)性?；诖四Ｐ停岢隽嗣舾胸?fù)荷停運次數(shù)的計算方法，該方法結(jié)合配電網(wǎng)節(jié)點電壓暫降和中斷事件的概率預(yù)估結(jié)果，通過將每次電壓暫降和中斷事件的參數(shù)與敏感負(fù)荷的電壓耐受曲線進(jìn)行對比判斷，精確統(tǒng)計出敏感負(fù)荷的停運次數(shù)。以RBTS測試系統(tǒng)中配電網(wǎng)敏感負(fù)荷停運算例進(jìn)行驗證，結(jié)果表明不同類型敏感負(fù)荷由于其電壓耐受能力的差異，在相同的電壓暫降和中斷事件下，停運次數(shù)存在明顯差異，且計算結(jié)果與實際情況或其他驗證方法相符，驗證了該計算方法的準(zhǔn)確性和可靠性。在配電網(wǎng)用戶經(jīng)濟(jì)損失概率評估方面，詳細(xì)闡述了評估流程。首先收集全面準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，包括配電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)和用戶負(fù)荷數(shù)據(jù)等；然后根據(jù)配電網(wǎng)實際情況和用戶負(fù)荷特性確定合適的評估模型，如基于解析法或仿真法的模型；接著利用選定的評估模型對不同運行場景進(jìn)行模擬計算，考慮各種不確定性因素；最后對模擬計算結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到用戶經(jīng)濟(jì)損失的概率分布。通過RBTS測試系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)損失評估算例，對不同類型用戶在電壓暫降和中斷事件下的經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行評估，得到了不同類型用戶經(jīng)濟(jì)損失的概率分布，工業(yè)用戶經(jīng)濟(jì)損失期望值較高，商業(yè)用戶次之，居民用戶相對較低，且高損失水平的概率也各有不同，驗證了評估方法能夠準(zhǔn)確預(yù)估用戶經(jīng)濟(jì)損失概率分布，為供電部門制定決策提供可靠依據(jù)。本章研究成果對于準(zhǔn)確評估配電網(wǎng)用戶因電壓暫降和中斷事件遭受的經(jīng)濟(jì)損失具有重要意義，為后續(xù)開展配電網(wǎng)用戶電壓暫降和中斷事件治理方案的經(jīng)濟(jì)評估奠定了堅實基礎(chǔ)，有助于供電部門更有針對性地采取措施，降低用戶經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險，提高供電可靠性和經(jīng)濟(jì)效益。四、配電網(wǎng)用戶電壓暫降和中斷事件治理方案的經(jīng)濟(jì)評估4.1用戶側(cè)治理設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性評估4.1.1治理設(shè)備概述在應(yīng)對配電網(wǎng)用戶電壓暫降和中斷問題時，用戶側(cè)治理設(shè)備發(fā)揮著關(guān)鍵作用。常見的用戶側(cè)治理設(shè)備包括不間斷電源（UPS）和動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）等，它們各自具有獨特的工作原理和特點。UPS，即不間斷電源，是一種將蓄電池與主機(jī)設(shè)備相連接的電力供應(yīng)設(shè)備。當(dāng)市電輸入正常時，UPS將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，同時還向機(jī)內(nèi)電池充電，此時它就如同一臺交流式電穩(wěn)壓器，確保負(fù)載得到穩(wěn)定的電力供應(yīng)。當(dāng)市電中斷（事故停電）時，UPS立即將電池的直流電能，通過逆變器切換轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。UPS通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護(hù)，具有良好的不間斷供電功能，能夠有效解決電網(wǎng)停電問題，保障負(fù)載在停電期間的正常運行。然而，UPS也存在一些局限性，其電池容量有限，后備供電時間相對較短，一般在數(shù)分鐘到數(shù)小時之間，難以滿足長時間停電的需求。同時，UPS的成本相對較高，尤其是大容量的UPS，其購置成本和維護(hù)成本都不容忽視，這在一定程度上限制了其在一些對成本較為敏感的用戶場景中的應(yīng)用。DVR，即動態(tài)電壓恢復(fù)器，主要由儲能裝置、逆變器和串聯(lián)變壓器等部分組成。它串聯(lián)在系統(tǒng)供電線路和負(fù)荷之間，實時監(jiān)測供電線路的電壓情況。當(dāng)供電線路發(fā)生電壓跌落時，DVR迅速啟動，通過逆變器將儲能裝置中的能量轉(zhuǎn)換為交流電能，并通過串聯(lián)變壓器注入到供電線路中，補償電壓跌落部分，使負(fù)荷側(cè)的電壓恢復(fù)到正常水平。DVR的響應(yīng)速度極快，能夠在毫秒級時間內(nèi)對電壓暫降做出反應(yīng)，有效保障敏感負(fù)荷的正常運行。而且，DVR只需要補償電壓跌落的部分能量，與UPS相比，其容量需求相對較小，成本也相對較低。但DVR的應(yīng)用受到安裝位置和容量限制，需要根據(jù)具體的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷需求進(jìn)行合理配置，以確保其能夠發(fā)揮最佳的治理效果。在一些復(fù)雜的配電網(wǎng)環(huán)境中，DVR的安裝和調(diào)試可能會面臨一定的技術(shù)挑戰(zhàn)。4.1.2凈現(xiàn)值評估方法凈現(xiàn)值（NPV）評估方法在用戶側(cè)治理設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性評估中具有重要應(yīng)用，能夠為決策提供量化依據(jù)。凈現(xiàn)值是指在項目計算期內(nèi)，按設(shè)定折現(xiàn)率或基準(zhǔn)收益率計算的各年凈現(xiàn)金流量現(xiàn)值的代數(shù)和。其計算公式如下：NPV=\sum_{t=0}^{n}\frac{CF_t}{(1+r)^t}其中，NPV表示凈現(xiàn)值；CF_t表示第t年的凈現(xiàn)金流量，凈現(xiàn)金流量等于現(xiàn)金流入減去現(xiàn)金流出，對于治理設(shè)備項目，現(xiàn)金流入可能包括因治理設(shè)備減少的經(jīng)濟(jì)損失、設(shè)備退役后的殘值等，現(xiàn)金流出則包括設(shè)備購置成本、安裝調(diào)試成本、運行維護(hù)成本以及每年的能源消耗成本等；r表示折現(xiàn)率，折現(xiàn)率反映了資金的時間價值和投資的風(fēng)險水平，通常根據(jù)市場利率、行業(yè)平均收益率以及項目的風(fēng)險程度等因素確定，例如，對于風(fēng)險較低的電力設(shè)備投資項目，折現(xiàn)率可能選取5%-8%，對于風(fēng)險較高的新興技術(shù)設(shè)備投資項目，折現(xiàn)率可能會提高到10%-15%；n表示投資項目的壽命周期，不同類型的治理設(shè)備壽命周期有所差異，UPS的壽命周期一般為5-10年，DVR的壽命周期可能為8-12年，具體數(shù)值可根據(jù)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、使用環(huán)境和維護(hù)情況等因素確定。在運用凈現(xiàn)值評估方法時，若NPV\gt0，說明方案的實際報酬率高于所要求的報酬率，項目具有財務(wù)可行性，即治理設(shè)備的投資能夠帶來正的經(jīng)濟(jì)效益，值得實施；若NPV\lt0，說明方案的實際報酬率低于所要求的報酬率，項目不可行，即治理設(shè)備的投資可能無法收回成本，不應(yīng)實施；若NPV=0，說明方案的實際報酬率等于所要求的報酬率，不改變股東財富，是否采納該項目需要綜合考慮其他因素，如企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)、社會責(zé)任等。4.1.3RBTS測試系統(tǒng)治理方案評估算例以RBTS測試系統(tǒng)為例，對不同的用戶側(cè)治理設(shè)備治理方案進(jìn)行凈現(xiàn)值評估，通過具體算例分析各方案的優(yōu)劣，為實際工程決策提供參考。假設(shè)在RBTS測試系統(tǒng)中，某重要用戶面臨電壓暫降和中斷問題，考慮采用UPS和DVR兩種治理方案。UPS方案中，選用一套容量為100kVA的UPS設(shè)備，設(shè)備購置成本為30萬元，安裝調(diào)試成本為5萬元，每年的運行維護(hù)成本為2萬元，預(yù)計壽命周期為8年，每年因減少電壓暫降和中斷造成的經(jīng)濟(jì)損失為10萬元，設(shè)備退役后的殘值為2萬元。DVR方案中，安裝一臺容量為80kVA的DVR設(shè)備，設(shè)備購置成本為25萬元，安裝調(diào)試成本為4萬元，每年的運行維護(hù)成本為1.5萬元，預(yù)計壽命周期為10年，每年因減少經(jīng)濟(jì)損失為8萬元，設(shè)備退役后的殘值為1.5萬元。設(shè)定折現(xiàn)率為8%。對于UPS方案：第0年的凈現(xiàn)金流量第0年的凈現(xiàn)金流量CF_0=-(30+5)=-35（萬元），即初始投資為負(fù)的現(xiàn)金流出。第1-7年的凈現(xiàn)金流量第1-7年的凈現(xiàn)金流量CF_1-CF_7=10-2=8（萬元），每年的現(xiàn)金流入為減少的經(jīng)濟(jì)損失減去運行維護(hù)成本。第8年的凈現(xiàn)金流量第8年的凈現(xiàn)金流量CF_8=10-2+2=10（萬元），除了當(dāng)年的收益和成本外，還加上了設(shè)備退役后的殘值。根據(jù)凈現(xiàn)值計算公式：根據(jù)凈現(xiàn)值計算公式：NPV_{UPS}=-35+\sum_{t=1}^{7}\frac{8}{(1+0.08)^t}+\frac{10}{(1+0.08)^8}通過計算可得NPV_{UPS}\approx12.56（萬元）。對于DVR方案：第0年的凈現(xiàn)金流量第0年的凈現(xiàn)金流量CF_0=-(25+4)=-29（萬元）。第1-9年的凈現(xiàn)金流量第1-9年的凈現(xiàn)金流量CF_1-CF_9=8-1.5=6.5（萬元）。第10年的凈現(xiàn)金流量第10年的凈現(xiàn)金流量CF_{10}=8-1.5+1.5=8（萬元）。NPV_{DVR}=-29+\sum_{t=1}^{9}\frac{6.5}{(1+0.08)^t}+\frac{8}{(1+0.08)^{10}}計算可得NPV_{DVR}\approx15.38（萬元）。對比兩個方案的凈現(xiàn)值，NPV_{DVR}\gtNPV_{UPS}，說明在該算例條件下，DVR方案在經(jīng)濟(jì)上更具優(yōu)勢，能夠為用戶帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益，更適合作為該用戶的電壓暫降和中斷事件治理方案。但在實際決策中，還需綜合考慮設(shè)備的技術(shù)性能、可靠性、安裝條件以及用戶的具體需求等因素，做出全面合理的選擇。4.2分布式電源的治理經(jīng)濟(jì)性評估4.2.1分布式電源出力的時序特性分布式電源出力具有顯著的時序變化規(guī)律，這一特性受多種因素綜合影響。以風(fēng)力發(fā)電為例，其出力主要取決于風(fēng)速的變化，而風(fēng)速在一天中不同時段以及不同季節(jié)存在明顯差異。在白天，由于太陽輻射導(dǎo)致地面受熱不均，空氣流動加劇，風(fēng)速相對較高，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的出力也相應(yīng)較大；夜晚時，地面散熱使空氣流動減弱，風(fēng)速降低，風(fēng)力發(fā)電出力隨之減少。在季節(jié)方面，我國北方地區(qū)冬季受冷空氣影響，風(fēng)速較大，風(fēng)力發(fā)電出力較為可觀；夏季風(fēng)速相對較小，出力也相對較低。通過對某地區(qū)風(fēng)力發(fā)電場多年的運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，冬季平均風(fēng)速可達(dá)8m/s，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的平均出力約為額定功率的70%；夏季平均風(fēng)速約為5m/s，平均出力僅為額定功率的40%。光伏發(fā)電的出力則主要與太陽輻照度和溫度密切相關(guān)。在晴天，太陽輻照度在中午時段達(dá)到最大值，此時光伏發(fā)電系統(tǒng)的出力也達(dá)到峰值；早晨和傍晚，太陽輻照度逐漸減弱，光伏發(fā)電出力隨之降低。而且，溫度對光伏發(fā)電效率也有重要影響，隨著溫度升高，光伏電池的轉(zhuǎn)換效率會下降，從而導(dǎo)致出力減少。以某地區(qū)的光伏電站為例，在夏季中午，當(dāng)太陽輻照度為1000W/m2，環(huán)境溫度為35℃時，光伏發(fā)電系統(tǒng)的出力約為額定功率的80%；當(dāng)環(huán)境溫度升高到40℃時，出力下降至額定功率的75%。為準(zhǔn)確描述分布式電源出力的時序特性，建立相應(yīng)的時序特性模型。對于風(fēng)力發(fā)電，采用威布爾分布來描述風(fēng)速的概率分布，進(jìn)而根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率特性曲線，計算不同風(fēng)速下的發(fā)電出力。威布爾分布的概率密度函數(shù)為：f(v)=\frac{k}{c}(\frac{v}{c})^{k-1}e^{-(\frac{v}{c})^k}其中，v為風(fēng)速，k為形狀參數(shù)，c為尺度參數(shù)。通過對大量歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)的擬合分析，可以確定該地區(qū)的威布爾分布參數(shù)k和c。然后，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率特性曲線，如某型號風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)速v低于切入風(fēng)速v_{cut-in}時，出力為0；在風(fēng)速介于切入風(fēng)速v_{cut-in}和額定風(fēng)速v_{rated}之間時，出力與風(fēng)速的立方成正比；在風(fēng)速高于額定風(fēng)速v_{rated}且低于切出風(fēng)速v_{cut-out}時，出力保持額定功率P_{rated}；在風(fēng)速高于切出風(fēng)速v_{cut-out}時，出力為0，從而計算出不同時刻的風(fēng)力發(fā)電出力。對于光伏發(fā)電，建立基于太陽輻照度和溫度的出力模型?？紤]光伏電池的轉(zhuǎn)換效率與太陽輻照度和溫度的關(guān)系，通過實驗測試獲取光伏電池在不同輻照度和溫度下的轉(zhuǎn)換效率數(shù)據(jù)，建立轉(zhuǎn)換效率模型。然后，根據(jù)太陽輻照度的變化規(guī)律，結(jié)合轉(zhuǎn)換效率模型，計算光伏發(fā)電系統(tǒng)在不同時刻的出力。假設(shè)太陽輻照度G與光伏發(fā)電出力P_{pv}的關(guān)系為：P_{pv}=\eta(G,T)\cdotA\cdotG其中，\eta(G,T)為光伏電池在太陽輻照度G和溫度T下的轉(zhuǎn)換效率，A為光伏電池的面積。通過建立準(zhǔn)確的時序特性模型，可以更好地預(yù)測分布式電源的出力，為后續(xù)的配電網(wǎng)分析和治理經(jīng)濟(jì)性評估提供可靠依據(jù)。4.2.2配電網(wǎng)短路計算中分布式電源的處理方法在配電網(wǎng)短路計算中，分布式電源的處理方法和模型直接影響計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于分布式電源的接入改變了配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和潮流分布，傳統(tǒng)的短路計算方法不再完全適用，因此需要采用專門的處理方法。根據(jù)分布式電源的類型和控制方式，將其分為不同的模型進(jìn)行處理。對于旋轉(zhuǎn)型分布式電源，如小型同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)，可采用傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)模型進(jìn)行等效。在短路計算時，考慮發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電抗、暫態(tài)電抗以及勵磁系統(tǒng)等因素，通過計算發(fā)電機(jī)在短路瞬間的電流和電壓，確定其對短路電流的貢獻(xiàn)。以某小型同步發(fā)電機(jī)為例，其次暫態(tài)電抗X_segyeec''=0.2，暫態(tài)電抗X_omk6q66'=0.3，在短路計算中，根據(jù)短路點與發(fā)電機(jī)的位置關(guān)系以及系統(tǒng)的運行狀態(tài)，利用同步發(fā)電機(jī)的短路電流計算公式：I_o6wm6w6''=\frac{E_{q}'}{jX_mu6a66w''+Z_{s}}其中，I_u6oqi66''為次暫態(tài)短路電流，E_{q}'為發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電動勢，Z_{s}為系統(tǒng)阻抗，計算出發(fā)電機(jī)在短路瞬間的次暫態(tài)短路電流，進(jìn)而確定其對配電網(wǎng)短路電流的影響。對于逆變型分布式電源，如光伏電池和燃料電池等，其輸出特性受電力電子變換器的控制，具有較強的非線性。在短路計算中，通常采用受控電流源或受控電壓源模型來等效?？紤]電力電子變換器的控制策略、開關(guān)狀態(tài)以及直流側(cè)電源的特性，通過建立變換器的數(shù)學(xué)模型，計算在短路情況下變換器的輸出電流和電壓。以光伏逆變器為例，其控制策略通常采用最大功率點跟蹤（MPPT）控制和功率因數(shù)控制。在短路計算中，根據(jù)逆變器的控制策略和直流側(cè)光伏電池的輸出特性，確定逆變器在短路瞬間的輸出電流，如采用基于瞬時功率理論的控制方法，通過檢測逆變器交流側(cè)的電壓和電流，計算出瞬時功率，然后根據(jù)MPPT算法調(diào)整逆變器的開關(guān)狀態(tài)，使光伏電池始終工作在最大功率點附近。在短路瞬間，根據(jù)逆變器的控制邏輯和系統(tǒng)的故障狀態(tài)，計算出逆變器的輸出電流，從而確定逆變型分布式電源對配電網(wǎng)短路電流的影響。4.2.3分布式電源治理的經(jīng)濟(jì)評估算例以某實際配電網(wǎng)為例，評估分布式電源接入對治理經(jīng)濟(jì)性的影響，深入分析成本效益，為分布式電源的合理應(yīng)用提供決策依據(jù)。假設(shè)該配電網(wǎng)中存在工業(yè)用戶、商業(yè)用戶和居民用戶，且面臨較為嚴(yán)重的電壓暫降和中斷問題?？紤]接入不同類型和容量的分布式電源，如風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電，對治理經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評估。對于風(fēng)力發(fā)電，假設(shè)接入一臺額定功率為1MW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，設(shè)備購置成本為800萬元，安裝調(diào)試成本為50萬元，每年的運行維護(hù)成本為30萬元，預(yù)計壽命周期為20年。該地區(qū)平均風(fēng)速條件下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)每年的發(fā)電量為200萬度，每度電的上網(wǎng)電價為0.6元。同時，由于風(fēng)力發(fā)電的接入，每年可減少因電壓暫降和中斷導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失50萬元。根據(jù)凈現(xiàn)值評估方法，設(shè)定折現(xiàn)率為8%，計算該風(fēng)力發(fā)電項目的凈現(xiàn)值：第0年的凈現(xiàn)金流量第0年的凈現(xiàn)金流量CF_0=-(800+50)=-850（萬元）。第1-19年的凈現(xiàn)金流量第1-19年的凈現(xiàn)金流量CF_1-CF_{19}=200\times0.6+50-30=140（萬元），即每年的發(fā)電收入加上減少的經(jīng)濟(jì)損失減去運行維護(hù)成本。第20年的凈現(xiàn)金流量第20年的凈現(xiàn)金流量CF_{20}=140+800\times0.1=220（萬元），除了當(dāng)年的收益和成本外，還加上了設(shè)備退役后的殘值（假設(shè)殘值為設(shè)備購置成本的10%）。NPV_{wind}=-850+\sum_{t=1}^{19}\frac{140}{(1+0.08)^t}+\frac{220}{(1+0.08)^{20}}通過計算可得NPV_{wind}\approx325.6（萬元）。對于光伏發(fā)電，假設(shè)接入一套額定功率為500kW的光伏發(fā)電系統(tǒng)，設(shè)備購置成本為300萬元，安裝調(diào)試成本為30萬元，每年的運行維護(hù)成本為15萬元，預(yù)計壽命周期為25年。該地區(qū)平均太陽輻照度條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)每年的發(fā)電量為80萬度，每度電的上網(wǎng)電價為0.7元。每年可減少因電壓暫降和中斷導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失30萬元。同樣設(shè)定折現(xiàn)率為8%，計算該光伏發(fā)電項目的凈現(xiàn)值：第0年的凈現(xiàn)金流量第0年的凈現(xiàn)金流量CF_0=-(300+30)=-330（萬元）。第1-24年的凈現(xiàn)金流量第1-24年的凈現(xiàn)金流量CF_1-CF_{24}=80\times0.7+30-15=71（萬元）。第25年的凈現(xiàn)金流量第25年的凈現(xiàn)金流量CF_{25}=71+300\times0.1=101（萬元）。NPV_{pv}=-330+\sum_{t=1}^{24}\frac{71}{(1+0.08)^t}+\frac{101}{(1+0.08)^{25}}計算可得NPV_{pv}\approx185.4（萬元）。對比兩個方案的凈現(xiàn)值，NPV_{wind}\gtNPV_{pv}，說明在該算例條件下，接入風(fēng)力發(fā)電在經(jīng)濟(jì)上更具優(yōu)勢，能夠為配電網(wǎng)治理帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。但在實際決策中，還需綜合考慮分布式電源的出力穩(wěn)定性、對環(huán)境的影響、土地資源占用等因素，做出全面合理的選擇。同時，還可以進(jìn)一步分析分布式電源容量對治理經(jīng)濟(jì)性的影響，通過改變分布式電源的接入容量，計算不同容量下的凈現(xiàn)值，找到最優(yōu)的容量配置方案，以實現(xiàn)成本效益的最大化。4.3本章小結(jié)本章圍繞配電網(wǎng)用戶電壓暫降和中斷事件治理方案的經(jīng)濟(jì)評估展開深入研究，通過對用戶側(cè)治理設(shè)備和分布式電源兩種治理方案的經(jīng)濟(jì)性評估，取得了一系列重要成果，為實際工程決策提供了有力依據(jù)。在用戶側(cè)治理設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性評估方面，詳細(xì)介紹了常見的治理設(shè)備，如UPS和DVR的工作原理、特點以及局限性。UPS能提供不間斷供電，但電池容量有限、成本較高；DVR響應(yīng)速度快、容量需求相對較小、成本較低，但應(yīng)用受安裝位置和容量限制。采用凈現(xiàn)值評估方法對治理設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評估，該方法通過計算項目在壽命周期內(nèi)的凈現(xiàn)金流量現(xiàn)值的代數(shù)和來判斷項目的可行性。以RBTS測試系統(tǒng)治理方案評估算例為例，對UPS和DVR兩種治理方案進(jìn)行凈現(xiàn)值計算。結(jié)果表明，在該算例條件下，DVR方案的凈現(xiàn)值更高，經(jīng)濟(jì)上更具優(yōu)勢，但實際決策還需綜合考慮設(shè)備的技術(shù)性能、可靠性、安裝條件以及用戶的具體需求等多方面因素。對于分布式電源的治理經(jīng)濟(jì)性評估，首先分析了分布式電源出力的時序特性，以風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電為例，闡述了其出力受風(fēng)速、太陽輻照度和溫度等因素影響的變化規(guī)律，并建立了