一種結(jié)合天氣及風(fēng)速評(píng)價(jià)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種結(jié)合天氣及風(fēng)速評(píng)價(jià)風(fēng)電場(chǎng) 運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量和風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的不斷增大，迫切需要研究風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力 系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的影響，然而基于風(fēng)險(xiǎn)理論的安全性評(píng)估，需充分計(jì)及到電力系統(tǒng)中各 種事件發(fā)生的可能性及其后果，在保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)使電力系統(tǒng)運(yùn)行更加 經(jīng)濟(jì)高效。
[0003] 風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估涉及到以下幾個(gè)方面:一、在多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)時(shí)， 由于多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)之間地理位置接近，基本處于同一風(fēng)帶下，從而使得風(fēng)速具有一定的相關(guān) 性;二、由于風(fēng)速的隨機(jī)性和間歇性，造成風(fēng)電出力具有波動(dòng)性，從而使得風(fēng)電出力具有一 定的相關(guān)性;三、由于天氣會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而使得天氣因素具有一定的相關(guān) 性。
[0004] 然而現(xiàn)有技術(shù)中，并沒有全面考慮上述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的幾個(gè)方面，從而造成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 結(jié)果具有片面性，且精確度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種結(jié)合天氣及風(fēng)速評(píng)價(jià)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn) 行風(fēng)險(xiǎn)的方法和系統(tǒng)，能夠綜合考慮風(fēng)速相關(guān)性、風(fēng)電出力相關(guān)性和天氣因素，提高風(fēng)電場(chǎng) 運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性和可靠性，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)合理，且具有可擴(kuò)展性。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種結(jié)合天氣及風(fēng)速評(píng)價(jià)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn) 行風(fēng)險(xiǎn)的方法，其在包括多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)及常規(guī)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，所述方法包括：
[0007] a、確定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)的當(dāng)前天氣狀態(tài)及其對(duì)應(yīng)的評(píng)測(cè)周期，并根據(jù)所述當(dāng)前天氣狀 態(tài)及評(píng)測(cè)周期，得到當(dāng)前天氣狀態(tài)下設(shè)備元件在所述評(píng)測(cè)周期內(nèi)的停運(yùn)概率;其中，所述天 氣狀態(tài)包括正常天氣和惡劣天氣；
[0008] b、對(duì)所述多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)分別采用自回歸滑動(dòng)平均ARMA模型構(gòu)建時(shí)間序列，并將所述 多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)分別構(gòu)建出的時(shí)間序列均進(jìn)行矩陣變換，且進(jìn)一步根據(jù)風(fēng)速與變換后時(shí)間序列 的相關(guān)性，得到所述多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)分別對(duì)應(yīng)的風(fēng)速序列；
[0009] c、根據(jù)所述得到的停運(yùn)概率，得到所有設(shè)備元件以隨機(jī)數(shù)0或1來(lái)組合表示的系統(tǒng) 狀態(tài)，并對(duì)所述系統(tǒng)狀態(tài)采用非序貫蒙特卡洛法進(jìn)行抽樣;其中，抽樣數(shù)初始為〇，且抽樣數(shù) 最大為Μ，Μ為自然數(shù)；
[0010] d、將當(dāng)前抽樣數(shù)加1，待所述加1后的當(dāng)前抽樣數(shù)小于Μ時(shí)，根據(jù)所述得到的各風(fēng)電 場(chǎng)的風(fēng)速序列，獲取當(dāng)前時(shí)刻下各風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速，并進(jìn)一步根據(jù)各風(fēng)電場(chǎng)的額定功率、切入 風(fēng)速、額定風(fēng)速、切出風(fēng)速、功率特性曲線參數(shù)，以及獲取到的相應(yīng)風(fēng)速，計(jì)算出各風(fēng)電場(chǎng)出 力；
[0011] e、根據(jù)所述計(jì)算出的各風(fēng)電場(chǎng)出力，以及所述電力系統(tǒng)中各常規(guī)發(fā)電場(chǎng)出力、各 負(fù)荷母線的初始負(fù)荷值和切負(fù)荷值，篩選出滿足預(yù)定條件的負(fù)荷母線，并將所述篩選出的 負(fù)荷母線的切負(fù)荷值進(jìn)行累加之后作為系統(tǒng)最小失負(fù)荷量；
[0012] f、根據(jù)所述最大抽樣數(shù)，確定系統(tǒng)狀態(tài)概率，并根據(jù)所述系統(tǒng)狀態(tài)概率及所述系 統(tǒng)最小失負(fù)荷量，得到所述電力系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)；
[0013] g、確定當(dāng)前抽樣數(shù)對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)方差，當(dāng)所述風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)方差小于預(yù)設(shè)的精度 時(shí)，返回步驟d;當(dāng)所述風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)方差大于或等于所述預(yù)設(shè)的精度時(shí)，將所述得到的風(fēng)險(xiǎn)指 標(biāo)輸出。
[0014] 其中，所述步驟a具體包括：
[0015] 基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出設(shè)備元件的年平均故障率，以及正常天氣和惡劣天氣分別對(duì) 應(yīng)的穩(wěn)態(tài)概率，并進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)出故障發(fā)生在惡劣天氣下的比例；
[0016] 根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)出的設(shè)備元件的年平均故障率、正常天氣的穩(wěn)態(tài)概率以及故障發(fā)生 在惡劣天氣下的比例，得到正常天氣設(shè)備元件的年故障率，并進(jìn)一步根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)出的設(shè) 備元件的年平均故障率、惡劣天氣的穩(wěn)態(tài)概率以及故障發(fā)生在惡劣天氣下的比例，得到惡 劣天氣設(shè)備元件的年故障率；
[0017]確定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)的當(dāng)前天氣狀態(tài)及其對(duì)應(yīng)的評(píng)測(cè)周期；
[0018] 當(dāng)所述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)的當(dāng)前天氣狀態(tài)為正常天氣時(shí)，根據(jù)所述得到的正常天氣設(shè)備 元件的年故障率以及所述評(píng)測(cè)周期，計(jì)算出正常天氣時(shí)設(shè)備元件在所述評(píng)測(cè)周期內(nèi)的停運(yùn) 概率；
[0019] 當(dāng)所述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)的當(dāng)前天氣狀態(tài)為惡劣天氣時(shí)，根據(jù)所述得到的惡劣天氣設(shè)備 元件的年故障率以及所述評(píng)測(cè)周期，計(jì)算出惡劣天氣時(shí)設(shè)備元件在所述評(píng)測(cè)周期內(nèi)的停運(yùn) 概率。
[0020] 其中，所述評(píng)測(cè)周期為15分鐘或1小時(shí)。
[0021 ]其中，所述步驟b具體包括：
[0022] 對(duì)所述多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)分別采用自回歸滑動(dòng)平均ARMA模型構(gòu)建時(shí)間序列；
[0023] 通過(guò)預(yù)設(shè)的下三角矩陣及預(yù)設(shè)的列向量，將所述多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)分別構(gòu)建出的時(shí)間序 列均進(jìn)行矩陣變換；
[0024] 根據(jù)預(yù)設(shè)的平均風(fēng)速及預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)差，將所述矩陣變換后的多個(gè)時(shí)間序列生成為 所述多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)分別對(duì)應(yīng)的風(fēng)速序列。
[0025]其中，所述步驟d具體包括：
[0026] 獲取當(dāng)前抽樣數(shù)，并將所述獲取到的當(dāng)前抽樣數(shù)加1;
[0027] 待所述加 1后的當(dāng)前抽樣數(shù)小于Μ時(shí)，確定各風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速序列取值的當(dāng)前時(shí)刻， 并根據(jù)所述得到的各風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速序列，獲取當(dāng)前時(shí)刻下各風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速，且進(jìn)一步確定 各風(fēng)電場(chǎng)的額定功率、切入風(fēng)速、額定風(fēng)速、切出風(fēng)速、功率特性曲線參數(shù)；
[0028] 當(dāng)所述獲取到的各風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速均小于其對(duì)應(yīng)的切入風(fēng)速或均大于其對(duì)應(yīng)的切 出風(fēng)速時(shí)，得到各風(fēng)電場(chǎng)出力均為〇;
[0029] 當(dāng)所述獲取到的各風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速均大于等于其對(duì)應(yīng)的切入風(fēng)速且均小于其對(duì)應(yīng) 的額定風(fēng)速時(shí)，根據(jù)各風(fēng)電場(chǎng)的功率特性曲線參數(shù)、額定功率和當(dāng)前時(shí)刻的風(fēng)速，得到各風(fēng) 電場(chǎng)出力；
[0030] 當(dāng)所述獲取到的各風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速均大于等于其對(duì)應(yīng)的額定風(fēng)速且均小于其對(duì)應(yīng) 的切出風(fēng)速時(shí)，得到各風(fēng)電場(chǎng)出力為其對(duì)應(yīng)的額定功率。
[0031] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種結(jié)合天氣及風(fēng)速評(píng)價(jià)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)，所述系 統(tǒng)包括：
[0032] 抽樣概率獲取單元，用于確定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)的當(dāng)前天氣狀態(tài)及其對(duì)應(yīng)的評(píng)測(cè)周期， 并根據(jù)所述當(dāng)前天氣狀態(tài)及評(píng)測(cè)周期，得到當(dāng)前天氣狀態(tài)下設(shè)備元件在所述評(píng)測(cè)周期內(nèi)的 停運(yùn)概率;其中，所述天氣狀態(tài)包括正常天氣和惡劣天氣；
[0033] 風(fēng)速序列獲取單元，用于對(duì)所述多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)分別采用自回歸滑動(dòng)平均ARMA模型構(gòu) 建時(shí)間序列，并將所述多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)分別構(gòu)建出的時(shí)間序列均進(jìn)行矩陣變換，且進(jìn)一步根據(jù) 風(fēng)速與變換后時(shí)間序列的相關(guān)性，得到所述多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)分別對(duì)應(yīng)的風(fēng)速序列；
[0034] 抽樣單元，用于根據(jù)所述得到的停運(yùn)概率，得到所有設(shè)備元件以隨機(jī)數(shù)0或1來(lái)組 合表示的系統(tǒng)狀態(tài)，并對(duì)所述系統(tǒng)狀態(tài)采用非序貫蒙特卡洛法進(jìn)行抽樣;其中，抽樣數(shù)初始 為〇,且抽樣數(shù)最大為Μ，Μ為自然數(shù)；
[0035] 風(fēng)電場(chǎng)出力獲取單元，用于將當(dāng)前抽樣數(shù)加1，待所述加1后的當(dāng)前抽樣數(shù)小于Μ 時(shí)，根據(jù)所述得到的各風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速序列，獲取當(dāng)前時(shí)刻下各風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速，并進(jìn)一步根據(jù) 各風(fēng)電場(chǎng)的額定功率、切入風(fēng)速、額定風(fēng)速、切出風(fēng)速、功率特性曲線參數(shù)，以及獲取到的相 應(yīng)風(fēng)速，計(jì)算出各風(fēng)電場(chǎng)出力；
[0036]最小失負(fù)荷量獲取單元，用于根據(jù)所述計(jì)算出的各風(fēng)電場(chǎng)出力，以及所述電力系 統(tǒng)中各常規(guī)發(fā)電場(chǎng)出力、各負(fù)荷母線的初始負(fù)荷值和切負(fù)荷值，篩選出滿足預(yù)定條件的負(fù) 荷母線，并將所述篩選出的負(fù)荷母線的切負(fù)荷值進(jìn)行累加之后作為系統(tǒng)最小失負(fù)荷量；
[0037] 風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)獲取單元，用于根據(jù)所述最大抽樣數(shù)，確定系統(tǒng)狀態(tài)概率，并根據(jù)所述系 統(tǒng)狀態(tài)概率及所述系統(tǒng)最小失負(fù)荷量，得到所述電力系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)；
[0038] 風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)確定及輸出單元，用于確定當(dāng)前抽樣數(shù)對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)方差，當(dāng)所述風(fēng) 險(xiǎn)指標(biāo)方差大于或等于所述預(yù)設(shè)的精度時(shí)，將所述得到的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)輸出。
[0039] 其中，所述抽樣概率獲取單元包括：
[0040] 統(tǒng)計(jì)模塊，用于基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出設(shè)備元件的年平均故障率，以及正常天氣和 惡劣天氣分別對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)概率，并進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)出故障發(fā)生在惡劣天氣下的比例；
[0041] 設(shè)備元件年故障率獲取模塊，用于根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)出的設(shè)備元件的年平均故障率、 正常天氣的穩(wěn)態(tài)概率以及故障