風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可靠性評(píng)估體系

1、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可靠性評(píng)估體系摘要：近年來，我國的用電量不斷增加，風(fēng)力發(fā)電系 統(tǒng)有了很大進(jìn)展。由于風(fēng)電具有隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性等 特點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的可靠性對(duì)大規(guī)模并網(wǎng)電力系統(tǒng)安全性 造成較大影響，如何準(zhǔn)確評(píng)估風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可靠性，這提出 了全新的挑戰(zhàn)。首先分析了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(jī)等效替代風(fēng)電機(jī)“組串” ，并根據(jù)元件狀態(tài)特性對(duì)系統(tǒng) 可靠性狀態(tài)進(jìn)行劃分，最后建立時(shí)間、出力、系統(tǒng)等指標(biāo)體 系。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；等效替代；可靠性評(píng)估；指標(biāo) 體系引言隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)迅猛發(fā)展，裝機(jī)容量大幅增加，已成 為可再生能源中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣

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

3、。 2）資源限制減額 運(yùn)行狀態(tài)：當(dāng)風(fēng)速較慢時(shí)，即風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出功率低于總 裝機(jī)容量的 70%。 3）故障減額運(yùn)行狀態(tài)：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)部 分元件故障導(dǎo)致輸出功率減少的狀態(tài)。3 可靠性指標(biāo)體系3.1 時(shí)間指標(biāo)1）全額運(yùn)行時(shí)間 FRH ：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)處于全額運(yùn)行狀 態(tài)（即輸出功率達(dá)到總裝機(jī)容量 70%）的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。 2） 資源限制減額運(yùn)行時(shí)間 RDH ：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由于風(fēng)速的限 制，輸出功率小于總裝機(jī)容量的 70%的累積運(yùn)行時(shí)間。 3） 故障減額運(yùn)行時(shí)間 FDH ：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中部分元件故障， 導(dǎo) 致輸出功率減小的累積運(yùn)行時(shí)間。 4）故障停運(yùn)時(shí)間 FOH ： 風(fēng)力系統(tǒng)由于元件故障發(fā)生全站停運(yùn)的累

4、計(jì)時(shí)間。由FOH=PH?QC 計(jì)算。 5）無風(fēng)或風(fēng)速過快停運(yùn)時(shí)間 NH ：系統(tǒng)處于無風(fēng)或風(fēng)速過快狀態(tài)下的累計(jì)時(shí)間。6）年利用小時(shí)數(shù)UH ：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的年發(fā)電量除以系統(tǒng)總裝機(jī)容量折算的發(fā) 電小時(shí)數(shù)。 7）減額運(yùn)行時(shí)間 DH ：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由于元件故 障或者風(fēng)資源限制，輸出功率小于70%額定功率的運(yùn)行時(shí)間， DH=FDH+RDH 。3.2 出力狀態(tài)指標(biāo)1）全額等效出力FEP:風(fēng)力？1電系統(tǒng)在全額運(yùn)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(fēng)力 發(fā)電系統(tǒng)由于風(fēng)速降低導(dǎo)致減額運(yùn)行狀態(tài)下的等效輸出功 率。3）故障減額等效出力 FDEP:風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由于部分元 件故障導(dǎo)致系統(tǒng)減額

5、運(yùn)行的等效輸出功率。4）減額等效出力EDP :風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由于風(fēng)速降低或者部分元件故障導(dǎo)致 系統(tǒng)減額運(yùn)行的等效輸出功率。5）等效出力EP：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在年統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)等效恒定輸出功率。6）等效出力系數(shù)ECF：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際發(fā)電 中的最大輸出功率。3.3 系統(tǒng)總體指標(biāo)1）設(shè)計(jì)可用率DU :根據(jù)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)停運(yùn)概率和修復(fù) 時(shí)間得到系統(tǒng)可用率設(shè)計(jì)值， DU=1-QC。 2）運(yùn)行系數(shù) OF： 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的概率， OF=RH/PH 。 3）年發(fā)電設(shè)備利用率 EUR ：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電設(shè)備利用的概率， EUR=UH/PH。4）全額運(yùn)行率FR R :風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)處于全額運(yùn) 行狀態(tài)的概率，F(xiàn)R R=FRH/PH。5）資源限制減額運(yùn)行率 RDR : 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際中由于風(fēng)速限制導(dǎo)致系統(tǒng)處于減額運(yùn)行 狀態(tài)的概率， RDR=RDH/PH 。結(jié)語 綜上所述，本文從風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手，深入研究了 基于元件故障和風(fēng)資源充裕度對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可靠性的影 響。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(jī)來等效替代風(fēng)電機(jī)組“串” ， 并建立了考慮元件狀態(tài)和資源約束的系統(tǒng)