[发明专利]一种风/柴/储混合系统可靠性评估方法

摘要

本发明提供一种风/柴/储混合系统可靠性评估方法：采集配电网的原始数据、构建风速时间序列、构建WTG功率输出模型、构建WTG和柴油机组的停运模型、建立储能设备充放电模型、最后分块计算系统的可靠性指标；本申请提出WTG和柴油机组总功率输出大于负荷，储能设备储存能量；小于负荷，储能设备释放能量的策略，在该策略的下，建立储能设备充放电模型，进而对系统可靠性进行评估，应用这种方法计及了储能设备的运行特性，可以准确的评价混合系统的可靠性。

主权项

1.一种风/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)式中，v_ci、v_r、v_co和P_r分别为WTG的切入风速、额定风速、切出风速和额定输出功率；常数A、B、C是关于v_ci、v_r、v_co的表达式；步骤4：构建WTG和柴油机组的停运模型WTG和柴油机组均采用正常工作和停运两状态模型，WTG正常工作时功率输出由式(4)得出，柴油机组正常工作时发出额定功率，采用序贯蒙特卡罗仿真，WTG和柴油机组的运行－停运时间序列由机组的平均无故障持续工作时间MTTF和平均修复时间MTTR模拟得到，状态持续时间的抽样值服从指数分布，表达式为：(5)(6)式中，t₁和t₂分别表示正常运行持续时间和检修时间，x₁和x₂表示(0,1)均匀分布的随机变量；通过t₁和t₂得到基础运行/停运时间序列；步骤5：建立储能设备充放电模型WTG和柴油机组总功率输出大于负荷，储能设备储存能量；小于负荷，储能设备释放能量，基于此种策略建立储能设备充放电模型：1）通过基础运行/停运时间序列和负荷时间序列得到储能设备的功率输出时间序列，由式（9）表示：（9） 2）在计及储能设备运行特性的限制，式（9）改写为式（11）：（11） 3）通过式（11）得到储能设备能量时间序列为：(12)（9）、（11）和（12）式中，i表示模拟时间T内第i小时(i=1,2,3…T)， P_bat(i)和E_bat(i)分别表示第i小时储能设备功率输出和储存能量，P_W(i)、P_D(i)和P_L(i)分别表示第i小时WTG功率输出、柴油发电机组功率输出和负荷，P_ch-max和P_dch-max分别表示储能设备的最大充电功率和最大放电功率，E_max和E_min分别表示储能设备的最大和最小容量；步骤6：分块计算系统的可靠性指标在模拟时间内分析系统状态，统计可靠性指标：电力不足期望值LOLE、电量不足期望值LOEE、断电频率期望值LOLF、储能设备供电量期望E_EESBSS和储能设备充放电循环次数期望E_ECDCTOSS指标；分别用式（13）至式（17）表示；(13)(14)(15)(16)(17)其中，K表示失负荷状态的全集，表示处于状态的停电时间，表示处于状态的失电量,表示总的停电次数，S表示模拟时间内储能设备放电状态的全集，DIC_k为系统处于状态k的放电量，N表示模拟年数，n表示模拟时间内的总充放电循环次数。