[發明專利]一種風電場可靠性建模方法

有效

• 申請號: 201310715081.9
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103746370A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 陳凡;衛志農;孫國強;孫永輝;楊雄;袁陽;陸子剛;張偉;劉玉娟;潘春蘭
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06F17/50
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種風電場可靠性建模方法，其特征在于，包含步驟如下：

步驟A，參數初始化，所述參數包括：

風速模擬年數N_y；風電場的數目N_WF；

各個風電場包含的不同類型風電機組的型號數目，其中第i個風電場由n_i個不同型號的風電機組組成，i=1,...,N_WF；

各個風電場中各種型號的風電機組的臺數，其中第i個風電場中第j種類型風電機組的臺數為m_ij，j=1,...,n_i；

各個風電場中風電機組的技術參數，其中，第i個風電場中第j種型號的風電機組的技術參數包括，額定功率P_R,ij、風電機組的切入風速V_ci,ij、風電機組的切出風速為V_co,ij、風電機組的額定風速V_R,ij、風電機組的強迫停運率λ_ij；

步驟B，計算風電場等值狀態數N_s，其計算公式為斯特吉斯經驗公式，其表達式為：

N_s=[1+3.322log(8760×N_y)]

其中，[·]表示取整運算；

步驟C，根據各個風電場的歷史小時風速數據，獲取各個風電場的風速概率分布，計算各個風電場風速之間的相關系數，產生具有相關性的各個風電場的小時風速序列；

步驟D，計算各個風電場中同一種類型風電機組故障臺數的累積概率；

其中，第i個風電場的第j種類型風電機組中，發生k臺風電機組故障的累積概率CP_k,ij為：

CPk,ij=Σf=0kmijfλijf(1-λij)mij-f]]>

其中，k=0,1,2,...,m_ij；

步驟E：根據步驟C產生的各個風電場的小時風速序列和風電機組的輸出功率特性，計算各個風電場中各種類型的單臺風電機組正常運行時的輸出功率小時序列P_WTG,ij(t)；

步驟F：考慮風電場風速相關性和風電機組故障率，計算各個風電場中同一種類型的所有風電機組輸出功率之和的小時序列，

其中，第i個風電場第j種類型的所有風電機組輸出功率之和的小時序列，其具體計算步驟如下；

步驟F-1：產生[0,1]之間均勻分布的隨機數r；

步驟F-2：將步驟F-1中的隨機數r與步驟D中的累積概率CP_k,ij進行比較；若隨機數r介于累計概率CP_k,ij和CP_k+1,ij之間，則第i個風電場第j種類型風電機組的故障數目n_fault,ij為：

nfault,ij=k+r-CPk,ijCPk+1,ij-CPk,ij]]>

步驟F-3：計算第i個風電場第j種類型的所有風電機組輸出功率之和的小時序列P_WF,ij(t)，P_WF,ij(t)的計算公式為：

P_WF,ij(t)=(m_ij-n_fault,ij)×P_WTG,ij(t)

步驟G：計算每一個風電場的輸出功率小時序列，

其中，第i個風電場的輸出功率小時序列P_WF,i(t)的計算公式為：

PWF,i(t)=Σj=1niPWF,ij(t)]]>

步驟H：計算全部N_WF個風電場輸出功率之和的小時序列P_WF(t)，其計算公式為：

PWF(t)=Σi=1NWFPWF,i(t)]]>

步驟I：將步驟H所得的風電場輸出功率的小時序列進行線性劃分，得到多狀態輸出功率概率模型，其具體步驟如下：

步驟I-1：將全部風電場的所有風電機組的額定輸出功率之和劃分成N_s個狀態，其中第l個狀態的額定輸出功率AS_l為：

ASl=Σi=1NWFΣj=1niPR,ijmijNs-1×(l-1)]]>

其中，l=1,...,N_s；

步驟I-2：將第t小時的全部風電場輸出功率之和P_WF(t)的持續時間分別劃分到狀態l和狀態l+1；其中，劃分到狀態l的持續時間為ΔT_l,t，劃分到狀態l+1的持續時間為ΔT_l+1,t；ΔT_l,t和ΔT_l+1,t的計算公式分別如下：

若P_WF(t)∈[AS_l,AS_l+1]，則：

ΔTl,t=ASl+1-PWF(t)ASl+1-ASl]]>

ΔTl+1,t=PWF(t)-ASlASl+1-ASl]]>

若PWF(t)∉[ASl,ASl+1],]]>則：

ΔT_l,t=0

ΔT_l+1,t=0

步驟I-3：計算狀態l的持續時間T_l，其計算公式為：

Tl=Σt=1TΔTl,t]]>

其中T指風電場輸出功率的持續小時數，即T=8760×N_y；

步驟I-4：計算第l個狀態出現的概率，其計算公式為：

EPASl=TlT.]]>