一種風(fēng)電場可靠性建模方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種風(fēng)電場可靠性建模方法，所述方法同時(shí)考慮風(fēng)電場間風(fēng)速的相關(guān)性和風(fēng)電機(jī)組故障率，通過模擬產(chǎn)生相關(guān)風(fēng)速計(jì)入了風(fēng)電場間風(fēng)速相關(guān)性的影響，通過二項(xiàng)分布和蒙特卡洛模擬計(jì)入了風(fēng)電機(jī)組故障率的影響；風(fēng)電機(jī)組故障率的計(jì)入方法簡單，易于程序?qū)崿F(xiàn)；使用一種基于線性劃分的方法計(jì)算風(fēng)電場各個(gè)等值狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，提高了風(fēng)電場輸出功率多狀態(tài)概率模型的精度。本發(fā)明不僅適用于由相同類型的風(fēng)電機(jī)組組成的風(fēng)電場的可靠性建模，也適用于由不同類型的風(fēng)電機(jī)組組成的風(fēng)電場的可靠性建模，為利用解析法和非序貫蒙特卡洛方法進(jìn)行風(fēng)電并網(wǎng)電力系統(tǒng)的可靠性評估提供了參考。
【專利說明】—種風(fēng)電場可靠性建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)建?！炯夹g(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種風(fēng)電場可靠性建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)一次能源日益枯竭、環(huán)境問題日漸突出以及各國政府對風(fēng)電發(fā)展的政策扶持的背景下，風(fēng)力發(fā)電在世界范圍內(nèi)得到了快速的發(fā)展。同傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)相比，風(fēng)能具有間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)，風(fēng)電接入系統(tǒng)比例的不斷增加將會(huì)給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來極大的挑戰(zhàn)，因此有必要進(jìn)行風(fēng)電接入后的電力系統(tǒng)可靠性的評估，以便為大規(guī)模風(fēng)能接入后的電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃和系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度提供參考。 [0003]電力系統(tǒng)可靠性評估的方法可以分為解析法和蒙特卡洛法兩類，其中蒙特卡洛方法則進(jìn)一步分為序貫和非序貫蒙特卡洛模擬兩種。在利用解析法或非序貫蒙特卡洛模擬法進(jìn)行風(fēng)電并網(wǎng)后的電力系統(tǒng)的可靠性評估時(shí)，通常將全部風(fēng)電場等值成一個(gè)多狀態(tài)的常規(guī)機(jī)組。多個(gè)風(fēng)電場風(fēng)速之間的相關(guān)性和風(fēng)電機(jī)組本身的故障率是影響風(fēng)電場可靠性模型的兩個(gè)重要因素?，F(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的風(fēng)電場可靠性模型要么只考慮了風(fēng)電場間風(fēng)速的相關(guān)性；要么只考慮了風(fēng)電機(jī)組的故障，但是計(jì)入風(fēng)電機(jī)組故障率的風(fēng)電場建模方法復(fù)雜，且在由不同類型的風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成的風(fēng)電場的情況下，風(fēng)電機(jī)組故障率的計(jì)入則尤其復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種風(fēng)電場可靠性建模方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種風(fēng)電場可靠性建模方法，包含步驟如下:
[0007]步驟A,參數(shù)初始化,所述參數(shù)包括:
[0008]風(fēng)速模擬年數(shù)Ny ;風(fēng)電場的數(shù)目Nwf ；
[0009]各個(gè)風(fēng)電場包含的不同類型風(fēng)電機(jī)組的型號數(shù)目，其中第i個(gè)風(fēng)電場由Iii個(gè)不同型號的風(fēng)電機(jī)組組成，i=l,..., Nwf ；
[0010]各個(gè)風(fēng)電場中各種型號的風(fēng)電機(jī)組的臺數(shù)，其中第i個(gè)風(fēng)電場中第j種類型風(fēng)電機(jī)組的臺數(shù)為Hiij, j=l,..., IIi ；
[0011]各個(gè)風(fēng)電場中風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)，其中，第i個(gè)風(fēng)電場中第j種型號的風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)包括，額定功率Pu、風(fēng)電機(jī)組的切入風(fēng)速VcdI風(fēng)電機(jī)組的切出風(fēng)速為V。?！?、風(fēng)電機(jī)組的額定風(fēng)速Vk j、風(fēng)電機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率Aij ；
[0012]步驟B，計(jì)算風(fēng)電場等值狀態(tài)數(shù)Ns，其計(jì)算公式為斯特吉斯經(jīng)驗(yàn)公式，其表達(dá)式為:
[0013]Ns= [1+3.3221og(8760XNy)]
[0014]其中，[.]表示取整運(yùn)算；
[0015]步驟C，根據(jù)各個(gè)風(fēng)電場的歷史小時(shí)風(fēng)速數(shù)據(jù)，獲取各個(gè)風(fēng)電場的風(fēng)速概率分布，計(jì)算各個(gè)風(fēng)電場風(fēng)速之間的相關(guān)系數(shù)，產(chǎn)生具有相關(guān)性的各個(gè)風(fēng)電場的小時(shí)風(fēng)速序列；
[0016]步驟D，計(jì)算各個(gè)風(fēng)電場中同一種類型風(fēng)電機(jī)組故障臺數(shù)的累積概率；
[0017]其中，第i個(gè)風(fēng)電場的第j種類型風(fēng)電機(jī)組中，發(fā)生k臺風(fēng)電機(jī)組故障的累積概率CPtij 為:
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)電場可靠性建模方法，其特征在于，包含步驟如下: 步驟A,參數(shù)初始化,所述參數(shù)包括: 風(fēng)速模擬年數(shù)Ny ;風(fēng)電場的數(shù)目Nwf ； 各個(gè)風(fēng)電場包含的不同類型風(fēng)電機(jī)組的型號數(shù)目，其中第i個(gè)風(fēng)電場由Iii個(gè)不同型號的風(fēng)電機(jī)組組成，i=l,..., Nwf ； 各個(gè)風(fēng)電場中各種型號的風(fēng)電機(jī)組的臺數(shù)，其中第i個(gè)風(fēng)電場中第j種類型風(fēng)電機(jī)組的臺數(shù)為 Hiij, j=l,..., Iii ； 各個(gè)風(fēng)電場中風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)，其中，第i個(gè)風(fēng)電場中第j種型號的風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)包括，額定功率PK，U、 風(fēng)電機(jī)組的切入風(fēng)速V。^.、風(fēng)電機(jī)組的切出風(fēng)速為V。?！弧L(fēng)電機(jī)組的額定風(fēng)速、風(fēng)電機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率Aij ； 步驟B，計(jì)算風(fēng)電場等值狀態(tài)數(shù)Ns，其計(jì)算公式為斯特吉斯經(jīng)驗(yàn)公式，其表達(dá)式為:
Ns= [1+3.3221og(8760XNy)] 其中，[.]表示取整運(yùn)算； 步驟C，根據(jù)各個(gè)風(fēng)電場的歷史小時(shí)風(fēng)速數(shù)據(jù)，獲取各個(gè)風(fēng)電場的風(fēng)速概率分布，計(jì)算各個(gè)風(fēng)電場風(fēng)速之間的相關(guān)系數(shù)，產(chǎn)生具有相關(guān)性的各個(gè)風(fēng)電場的小時(shí)風(fēng)速序列； 步驟D，計(jì)算各個(gè)風(fēng)電場中同一種類型風(fēng)電機(jī)組故障臺數(shù)的累積概率； 其中，第i個(gè)風(fēng)電場的第j種類型風(fēng)電機(jī)組中，發(fā)生k臺風(fēng)電機(jī)組故障的累積概率CPtu為: /=0W J 其中，k=0, 1,2,..., Hiij ； 步驟E:根據(jù)步驟C產(chǎn)生的各個(gè)風(fēng)電場的小時(shí)風(fēng)速序列和風(fēng)電機(jī)組的輸出功率特性，計(jì)算各個(gè)風(fēng)電場中各種類型的單臺風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的輸出功率小時(shí)序列PWTC，u(t)； 步驟F:考慮風(fēng)電場風(fēng)速相關(guān)性和風(fēng)電機(jī)組故障率，計(jì)算各個(gè)風(fēng)電場中同一種類型的所有風(fēng)電機(jī)組輸出功率之和的小時(shí)序列， 其中，第i個(gè)風(fēng)電場第j種類型的所有風(fēng)電機(jī)組輸出功率之和的小時(shí)序列，其具體計(jì)算步驟如下； 步驟F-1:產(chǎn)生[O，I]之間均勻分布的隨機(jī)數(shù)r ; 步驟F-2:將步驟F-1中的隨機(jī)數(shù)r與步驟D中的累積概率CPtu進(jìn)行比較；若隨機(jī)數(shù)r介于累計(jì)概率CPt ,j和CPk+1，u之間，則第i個(gè)風(fēng)電場第j種類型風(fēng)電機(jī)組的故障數(shù)目nfault，,j為:
, r — CP" μ=.1r J__lZ_ fau^ Jj {JP — CP

k-\-\Jjk Jj 步驟F-3:計(jì)算第i個(gè)風(fēng)電場第j種類型的所有風(fēng)電機(jī)組輸出功率之和的小時(shí)序列Pwf, ij (t), Pwtuj (t)的計(jì)算公式為:
Pwf, ij ⑴-(mij_nfault, ij) X Pwtg, ij ⑴ 步驟G:計(jì)算每一個(gè)風(fēng)電場的輸出功率小時(shí)序列， 其中，第i個(gè)風(fēng)電場的輸出功率小時(shí)序列Pw^a)的計(jì)算公式為:
【文檔編號】G06F17/50GK103746370SQ201310715081
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】陳凡, 衛(wèi)志農(nóng), 孫國強(qiáng), 孫永輝, 楊雄, 袁陽, 陸子剛, 張偉, 劉玉娟, 潘春蘭 申請人:河海大學(xué)