[发明专利]一种考虑天气的风电场可靠性建模方法

摘要

本发明提出了一种考虑天气的风电场可靠性建模方法，包括步骤参数初始化；产生各个风电场的小时风速序列；计算各个风电场中各台风电机组正常运行时的小时输出功率序列；产生各个风电场的小时天气状况序列；产生各个风电场中各台风电机组的小时运行状态序列；产生各个风电场中各台风电机组的小时输出功率序列；产生各个风电场的小时输出功率序列；建立各个风电场的多状态模型。本发明方法所建立的风电场模型同时考虑了多个风电场天气状况的相关性、天气状况对风电机组强迫停运率的影响以及恶劣天气状况下风电机组之间的相关停运等因素，更加符合实际情况。

主权项

一种考虑天气的风电场可靠性建模方法，其特征在于，包含步骤如下：步骤A，参数初始化；所述参数包括：风电场的数目NWF；各个风电场包含的不同型号风电机组的型号数目，其中第i个风电场由ni个不同型号的风电机组组成，i＝1,...,NWF；各个风电场中各种型号的风电机组的台数，其中第i个风电场中第j种型号风电机组的台数为mij，j＝1,...,ni；第i个风电场总的风电机组的台数ntotal(i)：ntotal(i)＝mijni；第i个风电场中第j种型号的风电机组的技术参数包括，额定功率PR,ij、风电机组的切入风速Vci,ij、风电机组的切出风速为Vco,ij、风电机组的额定风速VR,ij、风电机组在正常天气状况时的强迫停运率λnormij、风电机组在恶劣天气状况时的强迫停运率λbadij；第i个风电场的等值状态数为Nstatei；第i个风电场处于正常天气的概率为Pnorm(i)；风电场之间天气状况的相关系数矩阵ρw，矩阵ρw的维数为NWF×NWF；风电场之间风速的相关系数矩阵ρv，矩阵ρv的维数为NWF×NWF；第i个风电场风速的威布尔分布的尺度参数为ci；第i个风电场风速的威布尔分布的形状参数为ki；第i个风电场内各风电机组间故障停运相关系数矩阵为ρi，矩阵ρi的维数为ntotal(i)×ntotal(i)；风电场中风速模拟的小时数T；步骤B，根据各个风电场风速的威布尔分布参数和风电场之间风速的相关系数，产生服从威布尔分布、具有相关性的各个风电场的小时风速序列；步骤C：根据步骤B产生的各个风电场的小时风速序列和各种型号风电机组的输出功率特性，计算各个风电场中各台风电机组正常运行时的小时输出功率序列，其中第i个风电场中第r台风电机组在正常运行时第t小时的输出功率为PNi,r(t)，r＝1,2,...,ntotal(i)；步骤D：根据各个风电场处于正常天气状况的概率和风电场间天气状况的相关系数，产生各个风电场的小时天气状况序列；步骤E：根据各个风电场小时天气状况序列，产生各个风电场中各台风电机组的小时运行状态序列，其中产生第i个风电场第r台风电机组的小时运行状态序列的具体步骤如下：步骤E‑1：确定第r台风电机组的型号；步骤E‑2：产生表征各台风电机组状态的随机数：若第i个风电场第t小时为正常天气，则抽取ntotal(i)个独立的随机数来表征各台风电机组状态；若第i个风电场第t小时为恶劣天气，则抽取ntotal(i)个服从[0,1]之间均匀分布、且具有指定相关系数ρi的随机数来表征各台风电机组状态；步骤E‑3：将步骤E‑2中的随机数同各台风电机组在相应天气状况下的强迫停运率进行比较，根据比较结果确定风电机组的运行状态；其中第i个风电场第r台风电机组第t小时的运行状态Si,r(t)的确定方法如下：当风电场第t小时天气状况为恶劣天气时，若步骤E‑2中产生的相关随机数小于或等于该风电机组在恶劣天气状况时的强迫停运率λbadij，则风电机组此刻处于停运状态，令Si,r(t)＝0；反之，若步骤E‑2中产生的相关随机数大于该风电机组在恶劣天气状况时的强迫停运率λbadij，则风电机组此刻处于正常运行状态，令Si,r(t)＝1；当风电场第t小时天气状况为正常天气时，若步骤E‑2中产生的独立随机数小于或等于该风电机组在正常天气状况时的强迫停运率λnormij，则风电机组此刻处于停运状态，令Si,r(t)＝0；反之，若步骤E‑2中产生的独立随机数大于该风电机组在正常天气状况时的强迫停运率λnormij，则风电机组此刻处于正常运行状态，令Si,r(t)＝1；步骤F：将步骤C所得的各个风电场中各台风电机组正常运行时的小时输出功率序列PNi,r(t)，同步骤E所得各台风电机组的运行状态Si,r(t)相乘，得到各个风电场中各台风电机组实际的小时输出功率序列PAi,r(t)，其计算公式为： PAi,r(t)＝PNi,r(t)×Si,r(t)步骤G：计算每一个风电场的小时输出功率序列，第i个风电场的小时输出功率序列PWF(i,t)的计算公式为：PWF(i,t)=Σr=1ntotal(i)PAi,r(t)]]>步骤H：采用线性划分或者聚类的方法，将步骤G所得的各个风电场的小时输出功率序列模型等值成多状态输出功率概率模型。