[發明專利]一種含電池儲能設備的風電場可靠性評估方法

有效

• 申請號: 201210010422.8
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102545214A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 謝開貴;孟虹年;胡博;李春燕;蔣澤甫;李玉敦;王光強;齊雪雯;孫若迪;王岸
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/32
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

1.一種含電池儲能設備的風電場可靠性評估方法，其特征在于：具體步驟包括：

步驟1:采集風電場原始數據，確定?ARMA模型中風電場歷史風速的每小時平均值μ_t和標準差σ?，風電機組的額定功率、切入風速、額定風速、切出風速，負荷有功功率、切負荷功率；風電場中各風電機組、電池儲能設備和開關設備之間的連接關系；

步驟2：建立風電機組功率時序模型

ARMA(n,m)模型數學表達式為

?（1）

式中，為時刻t的風速序列值，Φ_i(i=1,?2,…,?n)和θ_j(j=1,?2,…,?m)分別為ARMA模型的自回歸參數和滑動平均參數；

利用ARMA(n,m)模型獲得風電場在任意時刻t的風速時間序列模擬值后，通過歷史風速的每小時平均值μ_t和標準差σ_t求取時刻t的風電場風速SW_t：

????????????（2）

利用（3）式計算得到任意t時刻下風電機組的輸出功率：

???（3）

式中，P_r、V_ci、V_r和V_co分別為風電機組的額定功率、切入風速、額定風速和切出風速，參數A、B、C可由V_ci、V_r、V_co進行計算；

步驟3：建立含電池儲能設備的輸出功率序列模型

風電場輸出功率高于當前負荷的某一比例P%，常規發電機組輸出功率低于當前負荷的1-P%，儲能設備開始釋放能量參與供電，基于此種策略建立儲能設備充放電模型：

1）利用(1)-(3)式獲取在某一時間段T內的風電機組功率輸出時間序列W_i,；

2）根據時間段T內的常規發電機組功率時間序列以及利用負荷曲線得到的負荷時間序列，P%表示風電場輸出功率低于或高于當前負荷的比例，分別利用(4)式和(5)式求取風電機組剩余功率序列和常規機組剩余功率序列：

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

????????(5)

3）求取電池儲能設備的輸出功率序列：

(6)

步驟4：建立含電池儲能設備的風電場可靠性評估模型

將風電機組和儲能設備看作負荷，對原始負荷曲線與輸出或輸入功率進行疊加，得到等效負荷曲線：

?????(10)

其中，P_Wi、P_Gi、P_Bi、L_i和L_Di分別為T時刻下的風電機組剩余功率、常規機組剩余功率、電池儲能設備輸出功率、負荷有功功率以及切負荷功率；

由此可得到每一抽樣年中發生的缺電次數L_LTi、缺電持續時間L_LDi和缺供電量ENS_i，對于N年的抽樣時間，缺電時間期望LOLE電量不足期望LOEE的計算式可由(12)和(13)得到：

?????????(11)

????????(12)

????????(13)

步驟5：計及電池儲能設備運行特性參數的可靠性評估模型

計及電池儲能設備運行參數設備容量、充放電速率和充放電電壓穩定性的影響下，風電場可靠性評估模型為：

1）在一個時間段內對常規機組進行抽樣，得到每小時的機組功率序列P_Gi；

2）結合當前負荷大小，確定電池儲能系統的初始充放電功率P_ini

?(14)

其中，P_discha-max和P_ch-max分別為設備最大放電功率和設備最大充電功率；

3）當前時段內設備每小時釋放或充入的能量，能量型和功率型設備的E_Bi計算表達式分別如(15)和(16)所示：

(15)

????(16)

其中，

??????????(17)

由于E_N與充放電初始功率P_ini有關，因此f_p(t)實際上是功率型電池設備的功率時間函數曲線簇，即：

????(18)

4）獲取時間段T內設備的可用充放電功率P_avai，可用放電功率P_avai-out和可用充電功率

P_avai-in，計算公式如下：

?(19)

?（20）

步驟6：計算計及電池儲能設備運行特性參數的風電場可靠性參數

根據(6)式電池儲能設備的輸出功率序列以及時間段T內的可用充放電功率，結合時間段T內設備的可用充放電功率P_avai，獲取在n個模擬年內儲能設備的完整充放電功率序列{P_Bt(i)，i=1,?2,?…,?8736×n}，根據式（4）、（5）和（6）分別求得P_Wi、P_Gi、和P_Bi、以及利用式（10）表示的等效負荷曲線，使用序貫蒙特卡洛法求取相應的可靠性指標。