風力發(fā)電系統可靠性評估體系

1、風力發(fā)電系統可靠性評估體系摘要：近年來，我國的用電量不斷增加，風力發(fā)電系 統有了很大進展。由于風電具有隨機性、間歇性和波動性等 特點，風力發(fā)電系統的可靠性對大規(guī)模并網電力系統安全性 造成較大影響，如何準確評估風力發(fā)電系統可靠性，這提出 了全新的挑戰(zhàn)。首先分析了風力發(fā)電系統的結構特點，提出 了一種基于期望故障受阻電能相等的方法，用相同容量的發(fā) 電機等效替代風電機“組串” ，并根據元件狀態(tài)特性對系統 可靠性狀態(tài)進行劃分，最后建立時間、出力、系統等指標體 系。關鍵詞：風力發(fā)電系統；等效替代；可靠性評估；指標 體系引言隨著風力發(fā)電技術迅猛發(fā)展，裝機容量大幅增加，已成 為可再生能源中技術最成熟、應用最廣

2、泛的發(fā)電技術之一。 由于風電具有間歇性、波動性和隨機性等特點，使得大規(guī)模 風電接入電力系統后帶來了不確定的因素，因此如何準確評 估風力發(fā)電系統的可靠性顯得非常重要。1 風力發(fā)電系統的特點1.1 風機輸出功率影響因素分析1）季節(jié)與時間的影響中國“三北”地區(qū)風資源較為豐富。一般來說，一年中 春季和冬季風資源較豐富，夏季風資源較貧乏；在一天中來 說，白天風資源較貧乏，而夜晚風資源較豐富。2）風速大小的影響 風電機組的運行狀態(tài)和輸出功率都與風速息息相關。圖1 給出了風電機組輸出功率與風速的曲線。2 可靠性狀態(tài)的劃分1）全額運行狀態(tài)：當風速較快時，即風力發(fā)電系統輸 出功率能夠達到總裝機容量的 70%以上

3、。 2）資源限制減額 運行狀態(tài)：當風速較慢時，即風力發(fā)電系統輸出功率低于總 裝機容量的 70%。 3）故障減額運行狀態(tài)：風力發(fā)電系統部 分元件故障導致輸出功率減少的狀態(tài)。3 可靠性指標體系3.1 時間指標1）全額運行時間 FRH ：風力發(fā)電系統處于全額運行狀 態(tài)（即輸出功率達到總裝機容量 70%）的累計運行時間。 2） 資源限制減額運行時間 RDH ：風力發(fā)電系統由于風速的限 制，輸出功率小于總裝機容量的 70%的累積運行時間。 3） 故障減額運行時間 FDH ：風力發(fā)電系統中部分元件故障， 導 致輸出功率減小的累積運行時間。 4）故障停運時間 FOH ： 風力系統由于元件故障發(fā)生全站停運的累

4、計時間。由FOH=PH?QC 計算。 5）無風或風速過快停運時間 NH ：系統處于無風或風速過快狀態(tài)下的累計時間。6）年利用小時數UH ：風力發(fā)電系統的年發(fā)電量除以系統總裝機容量折算的發(fā) 電小時數。 7）減額運行時間 DH ：風力發(fā)電系統由于元件故 障或者風資源限制，輸出功率小于70%額定功率的運行時間， DH=FDH+RDH 。3.2 出力狀態(tài)指標1）全額等效出力FEP:風力？1電系統在全額運行狀態(tài)下 的等效輸出功率。2）資源限制下減額等效出力 RDEP :風力 發(fā)電系統由于風速降低導致減額運行狀態(tài)下的等效輸出功 率。3）故障減額等效出力 FDEP:風力發(fā)電系統由于部分元 件故障導致系統減額

5、運行的等效輸出功率。4）減額等效出力EDP :風力發(fā)電系統由于風速降低或者部分元件故障導致 系統減額運行的等效輸出功率。5）等效出力EP：風力發(fā)電系統在年統計時間內等效恒定輸出功率。6）等效出力系數ECF：風力發(fā)電系統等效輸出功率與額定輸出功率RP的比值，ECF=EP/RP。7）最大出力MP :風力發(fā)電系統實際發(fā)電 中的最大輸出功率。3.3 系統總體指標1）設計可用率DU :根據風力發(fā)電系統停運概率和修復 時間得到系統可用率設計值， DU=1-QC。 2）運行系數 OF： 風力發(fā)電系統實際運行狀態(tài)的概率， OF=RH/PH 。 3）年發(fā)電設備利用率 EUR ：風力發(fā)電系統發(fā)電設備利用的概率， EUR=UH/PH。4）全額運行率FR R :風力發(fā)電系統處于全額運 行狀態(tài)的概率，FR R=FRH/PH。5）資源限制減額運行率 RDR : 風力發(fā)電系統實際中由于風速限制導致系統處于減額運行 狀態(tài)的概率， RDR=RDH/PH 。結語 綜上所述，本文從風力發(fā)電系統結構入手，深入研究了 基于元件故障和風資源充裕度對風力發(fā)電系統可靠性的影 響。根據風力發(fā)電系統結構特點，按照期望故障受阻電能相 等的方法，用相同容量的發(fā)電機來等效替代風電機組“串” ， 并建立了考慮元件狀態(tài)和資源約束的系統