一种考虑风电的配网供电可靠性评估方法与流程

文档序号:20915385发布日期:2020-05-29 13:27阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种考虑风电的配网供电可靠性评估方法,其特征是:包括以下步骤:

步骤1.将采集的风速换算为风机获得的真实风速,并计算风速分布函数参数;根据计算所得风速分布函数参数随机生成风机风速序列;

步骤2.根据风机风速序列计算风机转子输出功率序列,并求出风机转子输出功率的威布尔分布函数,根据威布尔分布函数计算风机转子输出功率的可靠性;

步骤3.根据风机风速序列计算到达变速箱的风速序列,并求出达变速箱的风速的威布尔分布函数,根据威布尔分布函数计算风机变速箱功率的可靠性;

步骤4.计算风机发电机功率的可靠性;

步骤5.计算逆变器功率损耗和逆变器可靠性;

步骤6.计算单个风机可靠性;

步骤7.计算含风机的配电网的供电可靠性。

2.根据权利要求1所述的一种考虑风电的配网供电可靠性评估方法,其特征是:所述步骤4包括:计算发电机风速,根据发电机风速计算出到达变速箱的风速的威布尔分布函数;再根据威布尔分布函数计算风机发电机功率的可靠性。

3.根据权利要求1所述的一种考虑风电的配网供电可靠性评估方法,其特征是:所述步骤5包括:计算逆变器功率损耗,根据计算逆变器功率损耗计算温度变化;计算逆变器故障率,再根据风机风速序列计算对应的逆变器故障率序列,并求出逆变器故障率的威布尔分布函数,根据威布尔分布函数计算逆变器可靠性。

4.根据权利要求1所述的一种考虑风电的配网供电可靠性评估方法,其特征是:所述步骤1包括以下步骤:

1.1以15分钟为间隔,采集风速测量仪一年内测得的风速;

1.2根据公式(1),将测量仪一年内测得的风速换算为风机获得的真实风速:

式中:hre表示风速测量仪高度;h表示风机轮毂高度;vre和v分别表示测量仪和风机轮毂处的风速;b为中间量;z为表面粗糙度;

1.3采用最小二乘法进行参数拟合,求出风机风速的威布尔分布函数f(v):

式中:c为尺度参数;k为形状参数;

1.4根据所求的威布尔分布函数,随机生成n个风速数据,形成风速序列{v1,v2,…vi,…vn};

其中,vi表示第i个风速数据。

5.根据权利要求1所述的一种考虑风电的配网供电可靠性评估方法,其特征是:所述步骤2包括:

2.1根据风速序列{v1,v2,…vi,…vn}和公式(4)计算风机转子输出功率序列;

式中:ps是风机额定功率;v是风速;vci是切入风速;vr是额定风速;vi是风速,vco是切出风速,a,b,c是常数,表示第i个风速对应的转子输出功率;

2.2采用最小二乘法进行参数拟合,求出风机转子输出功率的威布尔分布函数f(pr):

式中:kr为f(pr)的形状参数;cr为f(pr)的尺度参数;pr为额定风机转子出输出功率;

2.3计算风机转子输出功率的可靠性rr;

式中:pci和pco分别表示在切入风速和切出风速时风机转子的输出功率,kr为f(pr)的形状参数。

6.根据权利要求1和5所述的一种考虑风电的配网供电可靠性评估方法,其特征是:所述步骤3包括:

3.1根据风机风速序列,计算到达变速箱的风速序列:

式中:λ表示叶尖速比;r表示涡轮半径;vgi表示第i个风速下到达变速箱的风速,vi表示风速;

3.2采用最小二乘法进行参数拟合,求出到达变速箱的风速的威布尔分布函数f(vg):

式中:kg为f(vg)的形状参数;cg为f(pr)的尺度参数;

3.3计算变速箱的可靠性rg;

式中:vst和vma分别表示风机的启动风速和最大运行风速,kg为f(vg)的形状参数,cg为f(pr)的尺度参数。

7.根据权利要求1和5所述的一种考虑风电的配网供电可靠性评估方法,其特征是:所述步骤4包括:

4.1根据公式(5)计算发电机风速;

4.2采用最小二乘法进行参数拟合,求出到达变速箱的风速的威布尔分布函数f(po):

式中:ko为f(po)的形状参数;co为f(po)的尺度参数;vo是切除风速;

4.3计算风机发电机输出功率的可靠性ro

式中:pci和pco分别表示在切入风速和切出风速时风机转子的输出功率,ko为f(po)的形状参数,co为f(po)的尺度参数。

8.根据权利要求1所述的一种考虑风电的配网供电可靠性评估方法,其特征是:所述步骤5包括:

5.1计算逆变器功率损耗pl;

式中:n表示半导体个数;m表示调制指数;表示相角;rd表示门槛电阻;imo表示最大输出电流;vfo表示门槛电压;fs表示开关频率;esr表示额定换相电压和电流下的切换损耗能量;vrd和ird表示额定换相电压和电流;vdc和idc表示实际换相电压和电流;

5.2根据逆变器功率损耗计算温度变化δt;

式中:ta表示环境温度,ra表示结电阻;pl表示负荷损失;

5.3计算逆变器故障率τ;

式中:lo表示定量正常寿命常数;ea表示活化能量;k表示波尔兹曼常数;δt表示温度变化;

5.4根据风速序列计算对应的逆变器故障率序列,采用最小二乘法进行参数拟合,求出逆变器故障率的威布尔分布函数f(τ):

式中:kτ为f(τ)的形状参数;cτ为f(τ)的尺度参数;τ为故障率;

5.5计算逆变器的可靠性rτ;

式中:τci和τco分别表示在切入风速和切出风速时逆变器的故障率,kτ为f(τ)的形状参数,cτ为f(τ)的尺度参数。

9.根据权利要求1所述的一种考虑风电的配网供电可靠性评估方法,其特征是:所述步骤6包括:

6.1风机转子可靠性计算;

单个风机的可靠性rwt为:

rwt=rr×rg×ro×rτ

式中:rr为风机转子输出功率的可靠性,rg为变速箱的可靠性,ro为风机发电机输出功率的可靠性,rτ为逆变器的可靠性;

6.2风机变速箱可靠性计算;

由nc×nr个风机组成风电场,整个风电场的可靠性rwp为:

式中:nc为风电场风机列数,nr为风电场每行风机个数。

10.根据权利要求1所述的一种考虑风电的配网供电可靠性评估方法,其特征是:所述步骤7包括:计算含风机的配电网的供电可靠性:

r=1-(1-rwp)(1-rx)

式中:rx表示配电网中其他期间的可靠性,rwp表示整个风电场的可靠性。


技术总结
本发明属于电网运行安全技术领域,更具体地涉及一种考虑风电的配网供电可靠性评估方法。本发明包括:采集风速,随机生成风机风速序列;计算风机转子输出功率的可靠性;计算风机变速箱功率的可靠性;计算风机发电机功率的可靠性;计算逆变器功率损耗和逆变器可靠性;计算单个风机可靠性;计算含风机的配电网的供电可靠性。本发明可以准确分析风电输出功率的不确定性,提高含风电供电可靠性的准确性,有助于合理量化风电的可靠性效益。

技术研发人员:李平;李胜辉;孙峰;戈阳阳;谢赐戬;张晓桐;巩晓伟;董鹤楠;白雪
受保护的技术使用者:国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院;沈阳工程学院;国家电网有限公司
技术研发日:2019.12.29
技术公布日:2020.05.29
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