[發明專利]考慮電網電壓跌落的風電系統可靠性評估方法

有效

• 申請號: 201110316675.3
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102427228A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 陳寧;朱凌志
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種用于風力發電系統可靠性的評估方法，屬于新能源發電技術中的風電場規劃及運行控制技術領域。

背景技術

隨著風力發電技術的快速發展和成熟，風力發電的大規模應用已經成為我國新能源發展戰略的重要組成部分，截至2010年底，我國風力發電總裝機容量已達4472萬千瓦，且單一風電場規模呈現日益增加的趨勢，如此大規模的風電集中接入必然會給電網帶來新的問題和挑戰，如電網調峰調頻壓力增大、電網電壓控制難度提高、電網安全穩定運行風險增加等。因此，有必要深入研究風力發電系統的發電可靠性問題，為大規模風電接入電網的規劃和運行控制提供參考。

電力系統可靠性評估方法主要有解析法和蒙特卡羅仿真法。由于蒙特卡羅仿真法計算量與系統規模無關，容易模擬各種實際運行的控制策略和諸多客觀因素的影響，更加適用于風力發電的特點，目前，國內外已有很多專家學者應用蒙特卡羅仿真方法研究風力發電系統的發電可靠性，并取得了一些有益的成果。但目前的研究成果主要側重于完善狀態估計條件，建立能夠更加全面的反映風力發電系統的運行、控制實際情況的可靠性模型，使可靠性分析結果更加準確。在可靠性評價指標方面，仍然引用傳統電力系統的指標，并未考慮風力發電系統的特殊性。其特殊性主要表現在兩方面：1）風電隨機性強、可控性差的特點會對電網調度、運行控制提出新的技術要求；2）由于在運行的風力發電機組普遍不具備恒電壓運行模式，并且在未來一段時間內仍會保持這種方式，電網的擾動和故障，特別是電壓跌落問題，會對風電場功率輸出能力產生影響，甚至引起風電機組大面積脫網，對電網產生二次沖擊。由此可見，傳統的可靠性指標應用于風力發電系統需要做一些適當的改進和完善。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是完善現有風力發電系統可靠性評估方法，提供一種考慮電網電壓跌落和風電機組低電壓穿越能力的風力發電系統可靠性評估方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：考慮電網電壓跌落和風電機組低電壓穿越能力的風力發電系統可靠性評估方法，其特征是：所述的電網電壓跌落和風電機組低電壓穿越能力的風力發電系統可靠性評估方法包括以下步驟：

（1）建立用于風力發電系統可靠性評估的典型模型；

（2）在傳統電力系統可靠性指標中引入風力發電系統可靠性指標；

（3）考慮電網電壓跌落程度對風力發電系統可靠性指標進行修正；

（4）考慮風電機組的低電壓穿越能力對風力發電系統可靠性指標進行二次修正；

（5）利用蒙特卡洛方法評估風力發電系統可靠性。

其中，步驟（2）的具體步驟是：

a、傳統的電力系統可靠性指標-電量不足期望指標EENS可表示為

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式中，S為有切負荷的常規系統狀態集合，t_i為系統狀態i的持續時間，單位為h，T為總模擬時間，單位為h，C_i為系統狀態i的切負荷量，p_i為狀態i發生的概率，進入步驟b；

?b、設S_W為風電接入后有切負荷的系統狀態集合，S_WF為風力發電系統引起功率缺失的系統狀態集合，則引入風電后有切負荷的系統狀態集合可表示為

?????????????????????????(2)

進入步驟c；

c、記E_WF為風力發電系統的電量不足期望，則引入風電后的系統電量不足期望值E_EENSW可表示為

????????????(3)

其中，步驟（3）的具體步驟是：

a、設電壓跌落至U′，則此時風電機組的輸出功率為

?????????????????????????????????????(4)

進入步驟b；

b、對于特定風速v₁，計算由于電壓跌落引起的輸出功率損失為