[发明专利]考虑电网电压跌落的风电系统可靠性评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力发电系统可靠性的评估方法，属于新能源发电技术中的风电场规划及运行控制技术领域。

背景技术

随着风力发电技术的快速发展和成熟，风力发电的大规模应用已经成为我国新能源发展战略的重要组成部分，截至2010年底，我国风力发电总装机容量已达4472万千瓦，且单一风电场规模呈现日益增加的趋势，如此大规模的风电集中接入必然会给电网带来新的问题和挑战，如电网调峰调频压力增大、电网电压控制难度提高、电网安全稳定运行风险增加等。因此，有必要深入研究风力发电系统的发电可靠性问题，为大规模风电接入电网的规划和运行控制提供参考。

电力系统可靠性评估方法主要有解析法和蒙特卡罗仿真法。由于蒙特卡罗仿真法计算量与系统规模无关，容易模拟各种实际运行的控制策略和诸多客观因素的影响，更加适用于风力发电的特点，目前，国内外已有很多专家学者应用蒙特卡罗仿真方法研究风力发电系统的发电可靠性，并取得了一些有益的成果。但目前的研究成果主要侧重于完善状态估计条件，建立能够更加全面的反映风力发电系统的运行、控制实际情况的可靠性模型，使可靠性分析结果更加准确。在可靠性评价指标方面，仍然引用传统电力系统的指标，并未考虑风力发电系统的特殊性。其特殊性主要表现在两方面：1）风电随机性强、可控性差的特点会对电网调度、运行控制提出新的技术要求；2）由于在运行的风力发电机组普遍不具备恒电压运行模式，并且在未来一段时间内仍会保持这种方式，电网的扰动和故障，特别是电压跌落问题，会对风电场功率输出能力产生影响，甚至引起风电机组大面积脱网，对电网产生二次冲击。由此可见，传统的可靠性指标应用于风力发电系统需要做一些适当的改进和完善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是完善现有风力发电系统可靠性评估方法，提供一种考虑电网电压跌落和风电机组低电压穿越能力的风力发电系统可靠性评估方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：考虑电网电压跌落和风电机组低电压穿越能力的风力发电系统可靠性评估方法，其特征是：所述的电网电压跌落和风电机组低电压穿越能力的风力发电系统可靠性评估方法包括以下步骤：

（1）建立用于风力发电系统可靠性评估的典型模型；

（2）在传统电力系统可靠性指标中引入风力发电系统可靠性指标；

（3）考虑电网电压跌落程度对风力发电系统可靠性指标进行修正；

（4）考虑风电机组的低电压穿越能力对风力发电系统可靠性指标进行二次修正；

（5）利用蒙特卡洛方法评估风力发电系统可靠性。

其中，步骤（2）的具体步骤是：

a、传统的电力系统可靠性指标-电量不足期望指标EENS可表示为

                               (1)

式中，S为有切负荷的常规系统状态集合，t_i为系统状态i的持续时间，单位为h，T为总模拟时间，单位为h，C_i为系统状态i的切负荷量，p_i为状态i发生的概率，进入步骤b；

 b、设S_W为风电接入后有切负荷的系统状态集合，S_WF为风力发电系统引起功率缺失的系统状态集合，则引入风电后有切负荷的系统状态集合可表示为

                         (2)

进入步骤c；

c、记E_WF为风力发电系统的电量不足期望，则引入风电后的系统电量不足期望值E_EENSW可表示为

            (3)

其中，步骤（3）的具体步骤是：

a、设电压跌落至U′，则此时风电机组的输出功率为

                                     (4)

进入步骤b；

b、对于特定风速v₁，计算由于电压跌落引起的输出功率损失为