[发明专利]一种风/柴/储混合系统可靠性评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种配电网可靠性评估方法，具体涉及一种计及储能设备运行策略的风/柴/储混合系统可靠性评估方法，属于电力工程技术领域。

 

背景技术

近年来，风能发电技术已得到迅猛发展，但是风能的随机性使风电场输出功率波动很大，风电并网给电力系统的稳定运行带来了一系列问题。储能设备具有动态吸收能量并适时释放的特点，在风电机组，英文全称为：Wind Turbine Generator，简称WTG中加入储能设备能有效解决风电输出不稳定的问题。

风/柴/储混合系统由WTG、柴油发电机组和储能设备组成，储能设备的运行策略和运行特性对风/柴/储混合系统的可靠性有重要影响。现有技术储能设备的运行策略有：（1）一种平衡风电场功率输出的储能设备运行策略（风电场储能容量合理取值范围分析[J]，重庆大学学报，2010，33(8): 46-51；大型并网风电场储能容量优化方案[J]，电网技术，2010，34(1): 169-173），在该策略基础上计算储能设备的最优容量，但没有计及该策略建立储能设备的可靠性模型，对含储能设备的风力发电系统进行可靠性评估；（2）计及风能渗透率的储能设备三种运行策略（Reliability evaluation of generating systems containing wind power and energy storage[J]，IET Gener Transm Distrib，2009，3(8): 783-791），该策略采用序贯蒙特卡罗模拟对含储能设备的大规模风电场进行可靠性评估，但没有考虑储能设备充放电功率的影响，且现有的储能技术还无法用于大规模风电场，进行长时间储能；（3）一种风/柴/储混合系统的可靠性评估模型（风/柴/储能设备发电容量充裕度评估[J]，中国电机工程学报，2006，26(16): 62-67），该模型中储能设备的运行策略比较简单，没有考虑储能设备充放电功率的影响；（4）采用解析法评估风/柴/储混合系统（Reliability evaluation of a wind-diesel hybrid power system with battery bank using discrete wind speed frame analysis[C]， 9th International Conference Probabilistic Methods Applied to Power Systems，KTH， Stockholm，Sweden，2006:  11-15），该方法有效减小了计算量，但没有计及发电机组的修复特性等因素，且无法计算频率类可靠性指标；（5）一种基于成本效益分析的风/柴/储混合系统规划方法（运用成本效益分析的风/柴/储能系统规划方法[J]，电力系统及其自动化学报，2010，22(3): 67-72），该方法建立的成本效益模型没有计及储能设备的使用寿命成本。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提出一种计及储能设备运行策略风/柴/储混合系统可靠性评估方法，能够对风/柴/储混合系统可靠性做出准确地评估。

本发明是这样实现的：一种风/柴/储混合系统可靠性评估方法，具体步骤包括：

步骤1：采集配电网的原始数据:电场的风速数据；WTG的切入风速、额定风速、切出风速；配电网中线路、变压器、开关设备、负荷点和WTG、储能设备及柴油发电机组之间的联接关系；储能设备的最大容量、最小容量和最大充放电功率以及柴油机组正常工作时发出额定功率；系统机组的平均无故障持续工作时间和平均修复时间；

步骤2：构建风速时间序列

用Weibull分布对原始风速数据进行拟合，时序产生相应的Weibull随机数，得到风速时间序列，风速的Weibull分布函数为：

        (1)

         (2)

式中，v为实际风速，c为尺度系数，k为形状系数，f(v, c, k)为概率密度函数，F(v, c, k)为累计概率密度函数，运用逆变换法理论，得到服从Weibull分布的风速时间序列：

          (3)

式中，v_t是第t小时的模拟风速，x_t是第t小时生成的(0,1)均匀分布的随机变量；

步骤3：构建WTG功率输出模型

由WTG功率输出与风速的非线性关系得到WTG功率输出，一般表达式为:

 (4)