随着电力电子技术的发展和新能源并网的普及,直流配电网将是未来电网的一种重要形态。一方面,现有分布式可再生电源大多以输出直流电为主;另一方面,配网末端的负荷也多采用直流供电。传统交流配电网越来越难以适应电源和负荷侧的变革,直流配电网是未来的发展趋势。以满足用户供电的可靠性和电力公司的经济性为目的,研究直流配电网的可靠性和经济性,对直流配电网的规划和运行具有重要意义。据此,本文以深圳某工业园区直流配电网示范工程为算例,对三种典型拓扑的中低压直流配电网可靠性和经济性进行了研究。主要内容如下:(1)定义了直流配电网节点类型,提出了一种基于负荷等效电导迭代的节点电压法,用于计算直流配电网主网络潮流,为可靠性评估和经济性损耗计算提供潮流依据。以手拉手直流配电网拓扑为例,验证了算法的合理性和有效性。考虑直流配电网的新能源接入,对计及新能源可靠发电的直流配电网系统可靠性指标进行补充,结合传统的电力系统可靠性指标,综合评估直流配电网的可靠性。(2)提出综合考虑元件、设备、系统的直流配电网可靠性评估方法。以直流配电网关键设备的核心元件为切入点,围绕Infineon的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块,基于Coffin-Manson-Arrheniu和Bayerer寿命模型评估了IGBT模块的寿命和故障率。在此基础上建立了换流站、直流变压器、直流断路器等直流配电网关键设备的可靠性模型,结合IEEE Std 493等标准,采用元件计数法预测了关键设备的可靠性参数,为直流配电网可靠性评估提供原始可靠性参数。(3)采用蒙特卡洛法对直流配电网三种典型拓扑的可靠性进行了评估,研究了新能源电源的并网位置、分散性等因素,对直流配电网可靠性的影响;在此基础上计算了三种拓扑的经济性,优化了直流配电网拓扑方案。算例结果表明:三种拓扑中,环网型可靠性水平最高,辐射型最低;新能源并网之后,三种拓扑的可靠性水平都有所改善,其中辐射型提高幅度最大,环网型提高幅度最小,说明了增加电源个数对直流配电网可靠性的改善程度有限;新能源电源分别在中压和低压母线处并网时,新能源电源的可靠性指标差别较大,根据新能源电源的额定电压选择合理的并网位置,可以提高新能源电源发电的可靠性水平;不同拓扑的经济性除了与系统可靠性指标有关之外,由于新能源并网不同程度上改善了直流配电网各拓扑的可靠性,因此对其经济性的影响大小也不同。