[发明专利]考虑风速-风向相关性的风电场频率风险评估方法

权利要求书

1.一种考虑风速-风向相关性的风电场频率风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、求出Weibull分布的密度函数f_v(v)；

步骤2、将圆周均匀分成N个区间，设样本数据集为{θ}，落入各个区间的数据子集为{θ_i}，求出{θ_i}关于均值参数μ_i的离散程度κ_i，将κ_i代入第一类贝塞尔方程求得集中度参数I₀(κ_i)；

步骤3、利用I₀(κ_i)求得混合Von Mises分布的密度函数f_θ(θ)；

步骤4、将f_v(v)和f_θ(θ)代入联合分布密度函数，得到二维联合概率分布f_v,θ；

步骤5、利用步骤4得到的f_v,θ，将风速v和风向θ进行Monte Carlo抽样，得到一组风速风向序列V(N)、θ(N)；

步骤6、用V(N)作为卡尔曼功率谱密度函数的输入参数来拟合出功率谱密度将时域转化为频域；

步骤7、利用风轮转子模型将轮毂处风速等效为风机浆叶扫风平面的风速；

步骤8、若风电场内有M×M台风机，计算出M×M台风机中两两风机间的相关性系数γ_[r,c](f)，得到M×M的相关系数矩阵γ(f)，由相关系数矩阵得到计及相关性的频域风速S(f)；

步骤9、通过时频变换将计及相关性的频域风速S(f)转化为时域的风速V(f)；

步骤10、由步骤9得到每台风机的计及相关性的风速V(t)，经计算叠加得到风电场的功率波动P(t)；

步骤11、将步骤10得到的功率波动P(t)经过matlab的电网模型进行仿真，得到频率偏差ΔP(t)；

步骤12、将频率偏差风险定义为风力波动可能引起的最大偏差，使用时间占比曲线作为统计工具对频率偏差风险进行评估。

2.根据权利要求1所述的考虑风速-风向相关性的风电场频率风险评估方法，其特征在于，步骤1中的Weibull概率分布密度函数为：

其中，尺度参数c和形状参数k可以用均值μ、标准偏差σ计算得到：k＝(σ/μ)^-1.086，c＝[μ/Γ(1+1/k)]^-1.086。

3.根据权利要求1所述的考虑风速-风向相关性的风电场频率风险评估方法，其特征在于，步骤2所述的I₀(κ_i)为零阶修正第一类贝塞尔方程，公式为：

其中0≤μ_i≤2π反映{θ_i}的均值，为均值参数；κ_i>0反映{θ_i}关于μ_i的离散程度。

4.根据权利要求1所述的考虑风速-风向相关性的风电场频率风险评估方法，其特征在于，步骤3中的Von Mises分布密度函数为：

其中，N为von Mises分布的混合组数；w_i>0为各组von Mise分布的权比例参数。

5.根据权利要求1所述的考虑风速-风向相关性的风电场频率风险评估方法，其特征在于，步骤4中定义风速>0.3m/s的风为有向风，其密度函数h_V(v)及分布函数H_V(v)如下式：

式中,F_v(v)为风速概率累计分布，设有向风的风向分布函数为F_θ(θ)，风速风向相关系数ψ按下式计算：

式中有向风的联合分布函数为：

f_v,θ＝2πg(ψ)f_v(v)f_θ(θ) (6)

式中：g(ψ)为相关系数ψ的密度函数；f_v(v)和f_θ(θ)为有向风的风向和风速分布密度函数。