一種風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險的評估方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險的評估方法，包括以下步驟：獲取風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并根據(jù)可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算主要設備的可靠性參數(shù)；根據(jù)可靠性參數(shù)建立可靠性模型、發(fā)電功率模型以及負荷模型；獲取風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的功率時間序列、運行狀態(tài)時間序列以及負荷時間序列；計算風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量損失風險LOEE以及電力不足風險LOLE以及系統(tǒng)輔助服務缺失風險SSL；以及根據(jù)發(fā)電量損失風險LOEE以及電力不足風險LOLE及系統(tǒng)輔助服務缺失風險SSL獲取風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的綜合風險CRV。所述方法綜合考慮了發(fā)電損失、系統(tǒng)輔助功能的風險因素。
【專利說明】一種風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險的評估方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)新能源領域，尤其是一種風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險評估方法，從發(fā)電量損失、系統(tǒng)輔助服務功能兩個方面量化了聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險。
【背景技術】
[0002]近年來，能源枯竭和環(huán)境污染情況日益嚴重，可再生能源逐漸受到了全世界的關注。 風能、太陽能是取之不盡的清潔能源，風力發(fā)電技術已經作為新能源發(fā)電中最成熟的技術開始了大規(guī)模的應用，利用太陽能的光伏發(fā)電產業(yè)近年來也發(fā)展迅速。
[0003]由于風能和太陽能具有不確定性、不連續(xù)性的特點，導致風電場和光伏電站的出力的上下波動，短時間尺度的波動降低了電能質量，長時間尺度的波動導致出力難以預測造成了調度上的困難。為了解決這一問題提出了將風力發(fā)電、光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)組成聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的方案，風力資源在夜間充足在白天缺乏，太陽能資源在白天充足夜間為零，兩者組成的系統(tǒng)可以在較長時間尺度上互相彌補穩(wěn)定出力。而蓄電池組一方面能夠在較短時間尺度上平滑出力曲線，另一方面可以起到削峰填谷的作用。
[0004]然而，風能和太陽能具有不確定性，發(fā)電設施經常在不同工況下切換，再加上惡劣環(huán)境的影響，如何對聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)進行風險評估，并根據(jù)評估結果對聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)進行維修，成為保證系統(tǒng)可靠運行的重要一環(huán)。

【發(fā)明內容】

[0005]綜上所述，確有必要提供一種能夠對聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)進行風險評估的方法，以全方位的評價聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的運行性能。
[0006]一種風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險評估方法，包括以下步驟:獲取風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并根據(jù)可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算主要設備的可靠性參數(shù)；根據(jù)可靠性參數(shù)建立可靠性模型、發(fā)電功率模型以及負荷模型；獲取風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的功率時間序列、運行狀態(tài)時間序列以及負荷時間序列；計算風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量損失風險LOEE以及電力不足風險LOLE以及系統(tǒng)輔助服務缺失風險SSL;以及根據(jù)發(fā)電量損失風險LOEE以及電力不足風險LOLE以及系統(tǒng)輔助服務缺失風險SSL獲取風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的綜合風險CRV:
uRV = k loee LOEE + k SSL SSL + k L0LE LOLE ，
其中，所述kwii表示發(fā)電量損失風險系數(shù)，所述kixo:表示電力不足損失風險系數(shù)，所述ksa表示系統(tǒng)輔助服務缺失風險系數(shù)。
[0007]本發(fā)明所述風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險評估方法綜合考慮了風電、光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)的發(fā)電量損失、系統(tǒng)輔助功能的風險因素，量化了聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輔助服務功能缺失風險，使所述風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)運行風險的量化更加準確與全面?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明提供的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險評估方法的流程圖。
[0009]圖2為本發(fā)明提供的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的風險構成示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面根據(jù)說明書附圖并結合具體實施例對本發(fā)明的技術方案進一步詳細表述。
[0011]請參閱圖1，圖1為本發(fā)明提供的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險評估方法的流程圖，包括以下步驟:
步驟S10，獲取風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并根據(jù)可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算主要設備的可靠性參數(shù)；
步驟S20，建立可靠性模型、發(fā)電功率模型以及負荷模型；
步驟S30，獲取風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的功率時間序列、運行狀態(tài)時間序列以及負荷時間序列；
步驟S40，計算風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電損失風險以及系統(tǒng)輔助服務缺失風險；以
及
步驟S50，獲取風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的綜合風險。
[0012]在步驟SlO中，所述風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù)可通過收集一段時間內主要設備的可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù)獲得，可以為I年，2年，或多年，本實施例中，所述時間段為I年。所述主要設備包括風電機組、光伏電池板、逆變器、儲能設備等元件。所述可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù)主要包括設備數(shù)量、故障次數(shù)、故障時間、計劃檢修次數(shù)、計劃檢修時間等。通過對可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行計算分析，可得到主要設備的停運率、修復率等可靠性參數(shù)?？梢岳斫猓鲋饕O備及可靠性參數(shù)可根據(jù)風光儲系統(tǒng)的實際條件做相應調整。
[0013]在步驟S20中，所述可靠性模型可根據(jù)所述可靠性參數(shù)建立，通過建立風機、光伏、儲能設備的運行-停運兩狀態(tài)模型，并使用所述停運率、修復率作為狀態(tài)轉移率，建立所述可靠性模型。具體的，對于單臺發(fā)電設備(如一臺風機、一個光伏單元或一個儲能單元)，由設備的故障率、故障修復時間、檢修率以及檢修時間，得到運行-停運兩狀態(tài)間的狀態(tài)轉移率，即停運率和修復率。將所述有發(fā)電設備的運行-停運狀態(tài)進行組合，即得到所述風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的運行-停運狀態(tài)間的狀態(tài)轉移率。所述發(fā)電功率模型可根據(jù)廠址風速、光照等條件，并結合風機、光伏系統(tǒng)的出力參數(shù)，建立發(fā)電功率模型。
[0014]所述發(fā)電功率模型包括風機發(fā)電功率模型、光伏系統(tǒng)發(fā)電功率模型以及儲能系統(tǒng)發(fā)電功率模型。所述風機發(fā)電功率模型可利用威布爾分布建立風速的概率分布，進而建立風機的發(fā)電功率模型；所述光伏系統(tǒng)發(fā)電功率模型可根據(jù)廠址的氣象條件和統(tǒng)計數(shù)據(jù)建立輻照強度的概率分布，進而建立光伏發(fā)電功率模型。所述儲能系統(tǒng)發(fā)電功率模型可將儲能系統(tǒng)的容量視為備用容量，通過儲能系統(tǒng)調節(jié)風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率。所述負荷模型可通過對長時間的負荷統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，得到負荷的概率分布，進而得到負荷模型。
[0015]在步驟S30中，所述風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率時間序列、運行狀態(tài)時間序列以及負荷時間序列可通過蒙特卡羅法，對風速、光照強度、負荷、風光儲能運行狀態(tài)進行隨機抽樣方法獲得。具體的，基于所述可靠性模型、發(fā)電功率模型以及負荷模型，對風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率、設備運行狀態(tài)、負荷進行隨機抽樣，得到風機、光伏、儲能系統(tǒng)的發(fā)電功率時間序列、運行狀態(tài)時間序列以及負荷時間序列，從而得到風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)正常運行發(fā)電功率、設備停運容量和負荷。
[0016]所述風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中，所述風機、光伏兩部分的正常運行輸出功率的時間序列可通過以下方法獲得:應用逆變換法理論，獲得風速和輻照度的函數(shù)模擬隨機值；將風速和輻照度的隨機值分別代入風功率發(fā)輸出模型和光伏系統(tǒng)功率輸出模型，計算所述風機、光伏兩部分的正常運行輸出功率的時間序列。
[0017]進一步，通過使用指數(shù)分布對風機、光伏、儲能的運行狀態(tài)進行隨機抽樣，可得到風機、光伏、儲能的運行狀態(tài)時間序列，綜合所述風機、光伏、儲能的運行狀態(tài)時間序列，得到所述風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的運行狀態(tài)時間序列。
[0018]在步驟S40中，請參閱圖2，所述發(fā)電損失風險包括發(fā)電量損失風險(LOEE)以及電力不足風險(L0LE)。所述發(fā)電損失風險可根據(jù)風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的功率時間序列、運行狀態(tài)時間序列以及負荷時間序列進行計算，通過對每個運行狀態(tài)下的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)進行評估，從而獲得每個運行狀態(tài)下的發(fā)電損失風險。通過將每個運行狀態(tài)下的風機、光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)的發(fā)電量損失風險進行整合，獲得所述風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量損失風險:
【權利要求】
1.一種風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險的評估方法，包括以下步驟: 步驟S10，獲取風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并根據(jù)可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算主要設備包括風電機組、光伏電池板、逆變器、儲能設備的可靠性參數(shù)； 步驟S20，根據(jù)可靠性參數(shù)建立可靠性模型、發(fā)電功率模型以及負荷模型； 步驟S30，獲取風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的功率時間序列、運行狀態(tài)時間序列以及負荷時間序列； 步驟S40，計算風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量損失風險LOEE以及電力不足風險LOLE以及系統(tǒng)輔助服務缺失風險SSL ；以及 步驟S50，根據(jù)發(fā)電量損失風險LOEE以及電力不足風險LOLE以及系統(tǒng)輔助服務缺失風險SSL獲取風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的綜合風險CRV: CRV = kL0EE LOEE + kSSL SSL， 其中，所述kmu:表示發(fā)電量損失風險權重，所述ha表示系統(tǒng)輔助服務缺失風險權重。
2.如權利要求1所述的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險的評估方法，其特征在于，所述風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括設備數(shù)量、故障次數(shù)、故障時間、計劃檢修次數(shù)和計劃檢修時間，通過對可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行計算分析，得到主要設備的停運率、修復率可靠性參數(shù)。
3.如權利要求2所述的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險的評估方法，其特征在于，通過建立風機組、光伏電池板、儲能設備的運行-停運兩狀態(tài)模型，并使用所述停運率、修復率作為狀態(tài)轉移率，建立所述可靠性模型。
4.如權利要求1所述的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險的評估方法，其特征在于，所述發(fā)電功率模型包括風機發(fā)電功率模型、光伏系統(tǒng)發(fā)電功率模型以及儲能系統(tǒng)發(fā)電功率模型，所述風機發(fā)電功率模型利用威布爾分布建立風速的概率分布建立；所述光伏系統(tǒng)發(fā)電功率模型根據(jù)廠址的氣象條件和統(tǒng)計數(shù)據(jù)建立輻照強度的概率分布建立；所述儲能系統(tǒng)發(fā)電功率模型為將儲能系統(tǒng)的容量視為備用容量，通過儲能系統(tǒng)調節(jié)風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率。
5.如權利要求1所述的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險的評估方法，其特征在于，所述負荷模型通過對長時間的負荷統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，得到負荷的概率分布。
6.如權利要求1所述的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險的評估方法，其特征在于，風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率時間序列、運行狀態(tài)時間序列以及負荷時間序列通過蒙特卡羅法，對風速、光照強度、負荷、風光儲能運行狀態(tài)進行隨機抽樣方法獲得。
7.如權利要求6所述的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險的評估方法，其特征在于，風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率時間序列、運行狀態(tài)時間序列以及負荷時間序列通過基于所述可靠性模型、發(fā)電功率模型以及負荷模型，對風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率、設備運行狀態(tài)、負荷進行隨機抽樣獲得。
8.如權利要求1所述的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險的評估方法，其特征在于，所述風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量損失風險LOEE通過以下公式獲得:
9.如權利要求1所述的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險的評估方法，其特征在于，所述電力不足風險利用蒙特卡羅法對設備停運容量和負荷進行抽樣，并通過以下公式獲得:
10.如權利要求1所述的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險的評估方法，其特征在于，所述系統(tǒng)輔助服務缺失風險(SSL)根據(jù)輸出功率波動嚴重度(SGF)以及發(fā)電計劃偏差嚴重度(SOT)獲得:
11.如權利要求10所述的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險的評估方法，其特征在于，輸出功率波動嚴重度SGF根據(jù)待評估時刻前的樣本進行計算:
12.如權利要求10所述的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)風險的評估方法，其特征在于，所述風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電計劃偏差嚴重度SGD通過待評估時刻前的樣本計算:
【文檔編號】G06F19/00GK103488864SQ201310277975
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月4日 優(yōu)先權日:2013年7月4日
【發(fā)明者】魯宗相, 兌瀟瑋, 喬穎, 白愷, 宋鵬, 劉輝, 劉漢民, 劉少宇, 梁廷婷 申請人:清華大學, 國家電網公司, 華北電力科學研究院有限責任公司, 國網新源張家口風光儲示范電站有限公司