[發(fā)明專利]一種考慮天氣的風(fēng)電場(chǎng)可靠性建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410173180.3
• 申請(qǐng)日: 2014-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN103971293B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳凡;衛(wèi)志農(nóng);孫國(guó)強(qiáng);孫永輝;楊雄;袁陽(yáng);陸子剛;張偉;劉玉娟;潘春蘭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/00
• 分類號(hào): G06F17/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 朱小兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)建模技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種考慮天氣的風(fēng)電場(chǎng)可靠性建模方法。

背景技術(shù)

作為節(jié)能環(huán)保的新能源，風(fēng)能在世界范圍內(nèi)受到了廣泛的重視，隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近年來(lái)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛。風(fēng)能存在波動(dòng)性和間歇性特點(diǎn)，同時(shí)風(fēng)電機(jī)組的停運(yùn)也存在隨機(jī)性，這使得風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率是一個(gè)隨機(jī)變量。由于風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的不確定性和不可調(diào)度性，大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)可能會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成一定的影響，因此有必要建立準(zhǔn)確的風(fēng)電場(chǎng)可靠性模型，從而為系統(tǒng)規(guī)劃和調(diào)度人員進(jìn)行風(fēng)電接入后的系統(tǒng)運(yùn)行方案的制定提供參考。

戶外環(huán)境中運(yùn)行的電力系統(tǒng)元件容易受到天氣狀況的影響，根據(jù)天氣狀況對(duì)暴露元件故障率的影響程度，IEEE標(biāo)準(zhǔn)將天氣狀況分成正常天氣、惡劣天氣、大災(zāi)難天氣三類，由于大災(zāi)難天氣出現(xiàn)的機(jī)會(huì)極小，因此大多數(shù)天氣條件都可歸入正常和惡劣兩種情況。根據(jù)天氣狀況對(duì)風(fēng)電機(jī)組故障率的影響，可將對(duì)風(fēng)電機(jī)組故障率影響較小的天氣歸類為正常天氣，對(duì)風(fēng)電機(jī)組故障率影響很大的天氣(如冰凍、臺(tái)風(fēng)、雷擊和鹽霧等)歸為惡劣天氣。

天氣狀況不同，則風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)電機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率不同，同一風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組的停運(yùn)相關(guān)系數(shù)也不同。正常天氣狀況下，可以采用統(tǒng)計(jì)平均值作為風(fēng)電機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率，且采用同一風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組獨(dú)立停運(yùn)的假設(shè)；而在冰凍、臺(tái)風(fēng)、雷擊和鹽霧等惡劣的天氣條件下，則有必要采用高于統(tǒng)計(jì)平均值的強(qiáng)迫停運(yùn)率作為風(fēng)電機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率，且認(rèn)為在天氣原因引起的共因停運(yùn)模式下風(fēng)電機(jī)組的停運(yùn)存在一定的相關(guān)性。

現(xiàn)有文獻(xiàn)在進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)可靠性建模時(shí)，對(duì)于天氣狀況因素的考慮存在以下缺陷：(1)在考慮風(fēng)電機(jī)組的隨機(jī)停運(yùn)時(shí)，往往采用固定的風(fēng)電機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)率，這種不論天氣狀況而統(tǒng)一采用固定的風(fēng)電機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)率的建模方法將會(huì)帶來(lái)較大的誤差；(2)往往假設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的所有風(fēng)電機(jī)組相互獨(dú)立，采用的是獨(dú)立停運(yùn)模型，沒有考慮惡劣天氣下風(fēng)電機(jī)組共因停運(yùn)的影響。

發(fā)明內(nèi)容

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,提出了一種考慮天氣的風(fēng)電場(chǎng)可靠性建模方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種考慮天氣的風(fēng)電場(chǎng)可靠性建模方法，包含步驟如下：

步驟A，參數(shù)初始化；

所述參數(shù)包括：

風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)目N_WF；

各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)包含的不同類型風(fēng)電機(jī)組的型號(hào)數(shù)目，其中第i個(gè)風(fēng)電場(chǎng)由n_i個(gè)不同型號(hào)的風(fēng)電機(jī)組組成，i＝1,...,N_WF；

各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)中各種型號(hào)的風(fēng)電機(jī)組的臺(tái)數(shù)，其中第i個(gè)風(fēng)電場(chǎng)中第j種類型風(fēng)電機(jī)組的臺(tái)數(shù)為m_ij，j＝1,...,n_i；

第i個(gè)風(fēng)電場(chǎng)總的風(fēng)電機(jī)組的臺(tái)數(shù)n_total(i)：n_total(i)＝m_ijn_i；

第i個(gè)風(fēng)電場(chǎng)中第j種型號(hào)的風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)包括，額定功率P_R,ij、風(fēng)電機(jī)組的切入風(fēng)速V_ci,ij、風(fēng)電機(jī)組的切出風(fēng)速為V_co,ij、風(fēng)電機(jī)組的額定風(fēng)速V_R,ij、風(fēng)電機(jī)組在正常天氣狀況時(shí)的強(qiáng)迫停運(yùn)率λnorm_ij、風(fēng)電機(jī)組在惡劣天氣狀況時(shí)的強(qiáng)迫停運(yùn)率λbad_ij；

第i個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的等值狀態(tài)數(shù)為Nstate_i；

第i個(gè)風(fēng)電場(chǎng)處于正常天氣的概率為Pnorm(i)；

風(fēng)電場(chǎng)之間天氣狀況的相關(guān)系數(shù)矩陣ρ_w，矩陣ρ_w的維數(shù)為N_WF×N_WF；

風(fēng)電場(chǎng)之間風(fēng)速的相關(guān)系數(shù)矩陣ρ_v，矩陣ρ_v的維數(shù)為N_WF×N_WF；

第i個(gè)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速的威布爾分布的尺度參數(shù)為c_i；

第i個(gè)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速的威布爾分布的形狀參數(shù)為k_i；

第i個(gè)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各風(fēng)電機(jī)組間故障停運(yùn)相關(guān)系數(shù)矩陣為ρ_i，矩陣ρ_i的維數(shù)為n_total(i)×n_total(i)；

風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)速模擬的小時(shí)數(shù)T；