[发明专利]一种考虑光伏电站元件可靠性的电网风险评估方法

说明书

本发明公开了一种考虑光伏电站元件可靠性的电网风险评估方法。首先，根据元件失效机制对光伏电站关键元件进行分类，分别建立逆变器的两状态模型和光伏阵列的多状态模型，通过状态抽样生成考虑元件可靠性的光伏电站输出功率概率模型；然后，依据所建模型抽取光伏出力值，确定常规发电机和线路的停运状态和系统负荷状态，得到一次抽样的确定性系统状态；接着，通过直流潮流最优切负荷算法，计算一次确定性抽样系统的切负荷量；最后，通过非序贯蒙特卡洛模拟，计算系统失负荷概率和电力不足期望风险指标。本发明将光伏阵列所有元件作为一个整体，根据其累积分布函数划分为多状态模型，有效缓解对每个光伏元件状态都进行抽样可能导致的内存消耗大、抽样速度慢、计算效率低等问题，提高了含光伏电站的电网风险评估的效率。

技术领域

本发明涉及一种考虑光伏电站元件可靠性的电网风险评估方法，属于电力系统风险评估技术领域。

背景技术

光伏发电的随机性、间歇性和波动性，导致其并网时增加了更多的不确定性。对含光伏电站的电网进行风险评估，其前提是建立光伏电站输出功率概率模型。光伏电站中采用大量的电力电子元件，其元件可靠性对于光伏出力特性具有较为直接的影响，因此建立光伏电站输出功率概率模型时，考虑光伏电站元件可靠性的影响十分必要。

常规的元件停运模型均采用两状态模型，即故障停运和正常运行两种状态。但是由于光伏电站由大量的电力电子元器件组成，如果对于每个光伏元件单独抽样分析，光伏电站的运行状态数目将呈现指数增长，引起内存消耗大、抽样速度慢、计算效率低等问题，不利于光伏电站的可靠性评估。此外，光伏阵列的功率输出与光伏元件的可靠性框图有关，对每个光伏元件的状态都进行抽样过程相对繁琐，因此，可以考虑将光伏阵列作为一个整体进行状态抽样，并根据其串并联模型进行概率分析。

考虑光伏元件可靠性的电网风险评估可以参考电力系统风险评估的理论，其中，蒙特卡洛法是模拟系统概率特性、分析概率潮流的常用方法。但需要进一步关注的是，光伏电站的接入使得电网的源侧增加了更多的不确定性。系统中除了系统元件的停运模型呈现概率属性，光伏输出功率的不确定性也需要通过概率理论分析表征，特别是光伏电站内部元件失效对光伏输出功率的影响需要进一步分析。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种考虑光伏电站元件可靠性的电网风险评估方法，该方法针对光伏元件可靠性对光伏输出功率的影响可能导致光伏并网给电网运行带来风险的问题，提出一种考虑光伏电站元件可靠性的电网风险评估方法，对光伏电站并网带来的风险进行评估，指导电网的安全稳定运行。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下，一种考虑光伏电站元件可靠性的电网风险评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)确定光伏电站关键元件，获取其故障数据，根据元件失效机制将关键元件分类为两状态模型和多状态模型，分别建立光伏电站元件可靠性模型，并通过状态抽样，生成考虑元件可靠性的光伏电站输出功率概率模型；

(2)获取一次抽样系统中的各个不确定性因素，包括由光伏输出功率序列抽取光伏出力值，根据两状态模型抽取常规发电机和线路的停运状态，以及系统负荷模型。

(3)通过直流潮流最优切负荷算法，计算一次确定抽样系统的切负荷量；

(4)重复步骤(2)至步骤(3)，通过多次非序贯蒙特卡洛模拟，计算风险指标失负荷概率LOLP和电力不足期望EDNS，并判断是否满足方差收敛条件。

作为本发明的一种改进，所述步骤(1)中建立考虑元件可靠性的光伏电站输出功率概率模型，具体步骤如下：

(11)确定光伏电站关键元件，构建光伏阵列-逆变器可靠性框图；

(12)获取光伏电站关键元件故障数据，包括光伏电池板和逆变器故障概率分别为U₁和U₂；