[发明专利]一种风电场可靠性建模方法

摘要

本发明提出了一种风电场可靠性建模方法，所述方法同时考虑风电场间风速的相关性和风电机组故障率，通过模拟产生相关风速计入了风电场间风速相关性的影响，通过二项分布和蒙特卡洛模拟计入了风电机组故障率的影响；风电机组故障率的计入方法简单，易于程序实现；使用一种基于线性划分的方法计算风电场各个等值状态的持续时间，提高了风电场输出功率多状态概率模型的精度。本发明不仅适用于由相同类型的风电机组组成的风电场的可靠性建模，也适用于由不同类型的风电机组组成的风电场的可靠性建模，为利用解析法和非序贯蒙特卡洛方法进行风电并网电力系统的可靠性评估提供了参考。

主权项

1.一种风电场可靠性建模方法，其特征在于，包含步骤如下：步骤A，参数初始化，所述参数包括：风速模拟年数N_y；风电场的数目N_WF；各个风电场包含的不同类型风电机组的型号数目，其中第i个风电场由n_i个不同型号的风电机组组成，i=1,...,N_WF；各个风电场中各种型号的风电机组的台数，其中第i个风电场中第j种类型风电机组的台数为m_ij，j=1,...,n_i；各个风电场中风电机组的技术参数，其中，第i个风电场中第j种型号的风电机组的技术参数包括，额定功率P_R,ij、风电机组的切入风速V_ci,ij、风电机组的切出风速为V_co,ij、风电机组的额定风速V_R,ij、风电机组的强迫停运率λ_ij；步骤B，计算风电场等值状态数N_s，其计算公式为斯特吉斯经验公式，其表达式为：N_s=[1+3.322log(8760×N_y)]其中，[·]表示取整运算；步骤C，根据各个风电场的历史小时风速数据，获取各个风电场的风速概率分布，计算各个风电场风速之间的相关系数，产生具有相关性的各个风电场的小时风速序列；步骤D，计算各个风电场中同一种类型风电机组故障台数的累积概率；其中，第i个风电场的第j种类型风电机组中，发生k台风电机组故障的累积概率CP_k,ij为：CPk,ij=Σf=0kmijfλijf(1-λij)mij-f]]>其中，k=0,1,2,...,m_ij；步骤E：根据步骤C产生的各个风电场的小时风速序列和风电机组的输出功率特性，计算各个风电场中各种类型的单台风电机组正常运行时的输出功率小时序列P_WTG,ij(t)；步骤F：考虑风电场风速相关性和风电机组故障率，计算各个风电场中同一种类型的所有风电机组输出功率之和的小时序列，其中，第i个风电场第j种类型的所有风电机组输出功率之和的小时序列，其具体计算步骤如下；步骤F-1：产生[0,1]之间均匀分布的随机数r；步骤F-2：将步骤F-1中的随机数r与步骤D中的累积概率CP_k,ij进行比较；若随机数r介于累计概率CP_k,ij和CP_k+1,ij之间，则第i个风电场第j种类型风电机组的故障数目n_fault,ij为：nfault,ij=k+r-CPk,ijCPk+1,ij-CPk,ij]]>步骤F-3：计算第i个风电场第j种类型的所有风电机组输出功率之和的小时序列P_WF,ij(t)，P_WF,ij(t)的计算公式为：P_WF,ij(t)=(m_ij-n_fault,ij)×P_WTG,ij(t)步骤G：计算每一个风电场的输出功率小时序列，其中，第i个风电场的输出功率小时序列P_WF,i(t)的计算公式为：PWF,i(t)=Σj=1niPWF,ij(t)]]>步骤H：计算全部N_WF个风电场输出功率之和的小时序列P_WF(t)，其计算公式为：PWF(t)=Σi=1NWFPWF,i(t)]]>步骤I：将步骤H所得的风电场输出功率的小时序列进行线性划分，得到多状态输出功率概率模型，其具体步骤如下：步骤I-1：将全部风电场的所有风电机组的额定输出功率之和划分成N_s个状态，其中第l个状态的额定输出功率AS_l为：ASl=Σi=1NWFΣj=1niPR,ijmijNs-1×(l-1)]]>其中，l=1,...,N_s；步骤I-2：将第t小时的全部风电场输出功率之和P_WF(t)的持续时间分别划分到状态l和状态l+1；其中，划分到状态l的持续时间为ΔT_l,t，划分到状态l+1的持续时间为ΔT_l+1,t；ΔT_l,t和ΔT_l+1,t的计算公式分别如下：若P_WF(t)∈[AS_l,AS_l+1]，则：ΔTl,t=ASl+1-PWF(t)ASl+1-ASl]]>ΔTl+1,t=PWF(t)-ASlASl+1-ASl]]>若PWF(t)∉[ASl,ASl+1],]]>则：ΔT_l,t=0ΔT_l+1,t=0步骤I-3：计算状态l的持续时间T_l，其计算公式为：Tl=Σt=1TΔTl,t]]>其中T指风电场输出功率的持续小时数，即T=8760×N_y；步骤I-4：计算第l个状态出现的概率，其计算公式为：EPASl=TlT.]]>