[发明专利]一种含电池储能设备的风电场可靠性评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及风电场可靠性评估方法，具体涉及一种计及电池储能设备运行特性的风电场可靠性评估方法，属于电力工程技术领域。

 

背景技术

风能具有间歇性和随机性的特点，其输出功率的波动性是限制大规模风电场接入电网的重要因素之一。为了抑制波动、平滑风电场输出功率，常将储能设备接入以提高系统稳定性和可靠性，电池储能设备有功率型和能量型两种。

现有技术中，针对电池储能设备风电场可靠性评估有记下三种方法：（1）计及电池储能的风电场可靠性概率评估模型与离散的风速威布尔分布结合，提出系统可靠性指标的计算分析方法（Reliability Evaluation of a Wind-Diesel Hybrid Power System with Battery Bank Using Discrete Wind Speed Frame Analysis[C]. International Conference on  Probabilistic Methods Applied to Power System，Stockholm，Sweden，2006），该方法未考虑储能自身特性对系统运行状态的限制，提出的模型较为简单；（2）使用解析法评估包含风电机组和储能设备的发电系统可靠性（Reliability assessment of a wind-power system with integrated energy storage[J]. Renewable Power Generation, IET，2010，4(3)：211-219，），该方法初步分析了储能设备对风电场可靠性的提升效果，计及了储能设备自身故障率以及容量限制、充放电速率等因素的影响，但未分析不同类型储能设备充放电过程差异对系统可靠性的影响；（3）计算包含储能设备大型风电系统可靠性指标的通用方法和模型是建立在前面两种方法的基础上的（Reliability evaluation of generating systems containing wind power and energy storage[J]. IET Generation, Transmission & Distribution，2009，3(8)：783-79），该方法在宏观上计及了储能设备不同能量存储释放控制策略对系统可靠性造成的差异，但仍未考虑设备自身充放电特性对可靠性的影响，不同类型储能设备充放电过程差异。

综上所述，已有分风电场可靠性评估的方法和模型中，没有考虑不同类型储能设备在运行状态中各项参数对风电场可靠性的影响，做出的可靠性分析准确性不高。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种计及电池储能设备运行特性的风电场可靠性评估方法，能够对含电池储能设备的风电场可靠性做出准确地评估。

本发明是这样实现的：

一种含电池储能设备的风电场可靠性评估方法，具体步骤包括：

步骤1:采集风电场原始数据，确定 ARMA模型中风电场历史风速的每小时平均值μ_t和标准差σ ，风电机组的额定功率、切入风速、额定风速、切出风速，负荷有功功率、切负荷功率；风电场中各风电机组、电池储能设备和开关设备之间的连接关系；

步骤2：建立风电机组功率时序模型

ARMA(n,m)模型数学表达式为

 （1）

式中，为时刻t的风速序列值，Φ_i(i=1, 2,…, n)和θ_j(j=1, 2,…, m)分别为ARMA模型的自回归参数和滑动平均参数；

利用ARMA(n,m)模型获得风电场在任意时刻t的风速时间序列模拟值后，通过历史风速的每小时平均值μ_t和标准差σ_t求取时刻t的风电场风速SW_t：

            （2）

利用（3）式计算得到任意t时刻下风电机组的输出功率：

   （3）

式中，P_r、V_ci、V_r和V_co分别为风电机组的额定功率、切入风速、额定风速和切出风速，参数A、B、C可由V_ci、V_r、V_co进行计算；

步骤3：建立含电池储能设备的输出功率序列模型