[发明专利]海上风电场集电系统可靠性评估方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及海上风力发电技术领域，特别是涉及一种海上风电场集电系统可靠性评估方法与系统。

背景技术

与陆上风电相比，海上风电具有风速高，年利用小时数大，不占用陆地土地资源等优势，近年来在全球范围内发展迅速。和陆地风电场相似，在海上风电场中，风力发电机发出电能经集电系统收集并传输到变电站，经过升压后并入电网。海上风电场集电系统是连接风机和电网的关键部分，其内部故障将会严重影响风电场的出力并可能影响电网的安全运行。同时海上风电场集电系统设备众多，其运行维护成本和故障维修时间都远高于陆上风电场，对可靠性有着更高的要求，因此研究整个集电系统的可靠性对电网和整个海上风电场经济可靠运行都有着很重要的意义。

拓扑可靠性受集电系统开关配置方案的影响，目前，对风电场集电系统开关配置方案进行了较多研究，但是只是对集电系统不同开关配置方案下经济性成本和故障机会成本进行简单的计算和分析，未给出集电系统开关传统配置和完全配置方案下的可靠性评估的模型和算法。此外，并未对电缆、开关以及风电机组等电气故障对拓扑可靠性的影响进行深入研究。目前使用的以EENS指标和ELGC指标评估拓扑可靠性的方法，可靠性评估模型不够精确，且没有综合考虑各种电气故障对拓扑可靠性的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种海上风电场集电系统可靠性评估方法与系统，以对海上风电场集电系统的可靠性进行评估。

一种海上风电场集电系统可靠性评估方法，包括步骤：

将由n台风机构成的海上风电场当做一台等效容量为nP_N的机组，所述P_N为每台风机的额定功率；

依据所述等效容量nP_N，计算海上风电场集电系统传统开关配置和完全开关配置方案下，综合考虑电缆、开关和风机电气故障的等效输出功率EX；

依据所述等效输出功率EX计算海上风电场集电系统传统开关配置和完全开关配置方案下拓扑等效停运率Q_n。

一种海上风电场集电系统可靠性评估系统，包括;

容量确定单元，用于将由n台风机构成的海上风电场当做一台等效容量为nP_N的机组，所述P_N为每台风机的额定功率；

输出功率确定单元，用于依据所述等效容量nP_N，计算海上风电场集电系统传统开关配置和完全开关配置方案下，综合考虑电缆、开关和风机电气故障的等效输出功率EX；

停运率确定单元，用于依据所述等效输出功率EX计算海上风电场集电系统传统开关配置和完全开关配置方案下拓扑等效停运率Q_n。

本发明海上风电场集电系统可靠性评估方法与系统，以拓扑等效停运率Q_n作为可靠性指标，综合考虑电缆、开关、风机等电气故障对拓扑可靠性的影响，对基于树形接线的开关传统配置和完全配置方案下的集电系统进行了可靠性计算，给出了具体的可靠性评估方法，对集电系统的工程设计与研究有一定的参考价值，对估算集电系统不同配置方案下的经济性成本和故障机会成本具有指导意义。

附图说明

图1为海上风电场机电系统接线拓扑示意图；

图2为本发明海上风电场集电系统可靠性评估方法流程示意图；

图3为海上风电场集电系统树形接线传统开关配置方案示意图；

图4为海上风电场集电系统树形接线完全开关配置方案示意图；

图5为本发明海上风电场集电系统可靠性评估系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

海上风电场的集电系统接线拓扑图如图1所示，该拓扑图采用树形接线方式，由升压站和风机组成，图中每个点的标号是风机的编号。

本发明针对风电系统的特点，以拓扑等效停运率Q_n(优选地还以年电力不足期望值EENS为可靠性指标)为可靠性指标，综合考虑电缆、开关、风机等电气故障对拓扑可靠性的影响来计算拓扑可靠性指标。集电系统开关配置方案将影响拓扑可靠性，且不同的集电系统开关配置方案，对于集电系统开关传统配置和完全配置2种开关配置方案，可靠性评估的流程相同，模型和计算方法则不相同，下面分别进行介绍。

本发明海上风电场集电系统可靠性评估方法，如图2所示，包括步骤：