含风电智能电网可靠性评估模型及算法研究

本项目涉及电气工程（电力系统）和新能源技术领域。

近年来，世界风电机组装机容量以每年约30%的速度增长。

以中国为例，截至2014年6月，风电装机容量已接近1亿千瓦，其已成为继火电、水电之后的第三大电源。

上世纪末、本世纪初以来，随着风电接入电力系统以及智能电网的发展，传统电力系统的可靠性理论受到前所未有的挑战。主要包括以下方面：

• 风速模型及其对可靠性的影响
• 变流器及风电机组和风电场的可靠性
• 智能电网WAMS系统的可靠性
• 风电场优化以及可靠性等值技术等

因此，对含风电智能电网进行可靠性研究具有重要的理论和工程实用价值。本项目结合国家风电发展的重大需求，在国家项目资助下，以解决含风电电力系统可靠性相关应用基础问题为目标，开展系列创新工作，主要科学发现如下：

1. 根据风速概率分布、风电转换关系及概率理论，建立风电场等值容量的解析积分模型。通过积分运算建立等值容量、风电场可靠性性能等的解析模型，发现风电机组与风源的优化匹配方法。

2. 分析风速序列的自相关性、互相关性的时域特性、空间特性。建立基于时移法、核密度估计方法等的多风电场风速联合概率分布模型和时移模型，进而建立多风电场可靠性模型。

3. 建立变流器、风电转换系统可靠性模型，以及风电场投资和停电损失等费用模型。建立风电机组最优配置数学模型及其求解算法，并通过最优风电场等值容量、风电场可靠性影响机理分析，降低计算复杂性。

4. 将WAMS分解为PMUs、局部通信网、主干通信网络及控制等部分，分别建立其可靠性评估的故障树模型。进而形成WAMS的可靠性等效模型，为含WAMS的电力系统可靠性评估提供基础。

5. 考虑元件类型全面性，基于等值前后潮流、灵敏度和功率转移特性的一致性，分别建立了针对节点、支路、电网和风电场的外网静态等值方法。能有效保留外网影响，为含风电场智能电网可靠性等值奠定了理论基础。

本项目属于电气工程（电力系统）和新能源技术领域。

近年来，世界风电机组装机容量以每年30%左右的速度增长。

以中国为例，到2014年6月，风电装机容量已接近1亿千瓦，其已成为继火电、水电之后的第三大电源。

上世纪末、本世纪初以来，随着风电接入电力系统以及智能电网的发展，传统电力系统的可靠性理论受到前所未有的挑战，主要包括：风速模型以及对可靠性的影响、变流器及风电机组和风电场的可靠性、智能电网WARMS系统的可靠性、风电场优化以及可靠性等值技术等。

因此，对含风电智能电网进行可靠性研究具有重要的理论和工程实用价值。

本项目结合国家风电发展的重大需求，在国家项目资助下，以解决含风电电力系统可靠性相关应用基础问题为目标，开展系列创新工作，主要科学发现如下：

1、根据风速概率分布、风电转换关系及概率理论，建立风电场等值容量的解析积分模型，通过积分运算建立等值容量、风电场可靠性性能等的解析模型，发现风电机组与风源的优化匹配方法;

2、分析风速序列的自相关性、互相关性的时域特性、空间特性，建立基于时移法、核密度估计方法等的多风电场风速联合概率分布模型和时移模型，进而建立多风电场可靠性模型;

3、建立变流器、风电转换系统可靠性模型，以及风电场投资和停电损失等费用模型;建立风电机组最优配置数学模型及其求解算法，并通过最优风电场等值容量、风电场可靠性影响机理分析，降低计算复杂性;

4、将WAMS分解为PMUs、局部通信网、主干通信网络及控制等部分，分别建立其可靠性评估的故障树模型，进而形成WAMS的可靠性等效模型，为含WAMS的电力系统可靠性评估提供基础;

5、考虑元件类型全面性，基于等值前后潮流、灵敏度和功率转移特性的一致性，分别建立了针对节点、支路、电网和风电场的外网静态等值方法，能有效保留外网影响，为含风电场智能电网可靠性等值奠定了理论基础。