[发明专利]计及尾流效应和集电系统的风电场功率计算方法

说明书

本发明公开一种计及尾流效应和集电系统的风电场功率计算方法，该方法考虑风电场内尾流效应、集电系统元件等因素，提出风电机组输出功率计算方法。步骤为：1、建立等值风电机组和集电系统的可靠性模型，并对各元件状态进行抽样；2、基于深度优先搜索法对元件进行连通性分析，得到风电机组状态矩阵；3、建立尾流效应模型，计算每台风机的风速；4、建立风速和风机出力模型，计算整个风电场的输出功率。本发明在一般只考虑风电机组故障的风电场可靠性建模的基础上，提出一种新的结合尾流效应和集电系统元件的风电场输出功率计算方法，提高了对风场输出功率计算的真实性和准确性，为之后风电场并网求解更高精度的可靠性指标奠定基础。

技术领域

本发明计及尾流效应和集电系统的风电场功率计算方法属于风电场技术领域，特别涉及考虑尾流效应和集电系统对风电场出力的影响，增加了后续风场接入电力系统可靠性指标计算的准确性，计算结果更符合实际情况。

背景技术

风能作为可再生能源，已成为当前研究的热点内容和方向。风能的随机性、波动性和不可控性使得对于风电接入电网的可靠性分析尤为重要，因此，建立精准、完善的风电场可靠性模型是对风电接入电网可靠性分析的重要前提。

为建立更加准确的风电场可靠性模型，应充分考虑到影响风电场输出功率的因素。有文献在建立风电场可靠性模型时只考虑了风电机组的故障，未计及集电系统元件故障。中国发明专利（申请号：201610979361.4）提出一种风电场集电系统可靠性计算方法，得到风电场可靠性指标，所考虑的集电系统元件为两状态模型，不能完全反映断路器等元件的多状态情况，并且未考虑尾流效应对风电场模型的影响。集电系统元件故障对风机停运的影响以及尾流效应对风机风速的影响都直接影响到了风电场的输出功率，是重要的影响因素。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种计及尾流效应和集电系统的风电场输出功率的计算方法，综合考虑了对风场输出功率产生影响的多种因素，解决现有计算方法的不足。

本发明是采取以下技术方案实现的：

计及尾流效应和集电系统的风电场功率计算方法，包括如下步骤：

步骤1，建立等值风电机组和集电系统的可靠性模型，并对各元件状态进行抽样；

包括建立等值风机组和包括断路器、母线、变压器的集电系统的可靠性模型，基于非序贯蒙特卡洛法对等值风机组和集电系统状态进行抽样；

步骤2，利用深度优先搜索对风电场连通性进行分析，找出处于正常工作状态并不受集电系统元件故障影响的风电机组，以1和0表示运行状态，得到运行矩阵；

步骤3，建立风电场尾流效应模型，计算每台风机获得的风速；

步骤4，建立风速功率模型，计算风电场的输出功率。

进一步，所述建立等值风电机组和集电系统的可靠性模型并抽样包括建立等值风电机组的可靠性模型并抽样和建立集电系统的可靠性模型并抽样。

等值风电机组包括风电机组、集电变压器和塔架电缆；等值风电机组中各元件采用两状态模型，各元件间串联连接，等值风电机组通过断路器与汇流母线连通。

建立等值风电机组的可靠性模型并抽样包括以下步骤：

步骤1，建立等值风电机组的可靠性模型；

等值风电机组的可靠性模型由正常运行状态和故障状态两状态模型描述；等值风电机组的随机停运率表示等值风电机组处于不可用的概率，等值风电机组的随机停运率表示为：

（1）

（2）