风电场群输电设备的选型方法技术

本发明专利技术涉及一种风电场群输电设备的选型方法，所述方法包括：获取最近M年风电出力的分布模型；根据最近M年最近M年风电出力的分布模型，计算风电场群输电设备的高风速截尾风险；获取基于高风速截尾风险和输变电损耗的风电场群输电设备的评价指标，根据评价指标选择风电场群输电设备。该方法能够提高风电场群的经济性。

【技术实现步骤摘要】
风电场群输电设备的选型方法
本专利技术属于电力系统规划
，尤其涉及一种风电场群输电设备的选型方法。
技术介绍
大规模风电集群是风电发展的未来趋势，而大规模风电集群可以分为集电系统、输电系统两部分。输电系统的关键设备主要包括输电高压电缆和升压站的变压器，关键设备选型是风电集群输电系统规划的重要组成部分，输电系统成本占到总成本的16％以上，影响到整个输电系统的经济性，为了解决目前存在的风电场资产利用率较低的问题，可以从输电设备的选型入手。目前，在风电场输电系统的规划过程中，其升压站的容量一般选为整个风电场所有机组额定出力的总和，而送出的高压电缆的选型，也是依据整个风电场的总额定出力计算出额定出力对应需要的载流量，进而选择满足要求且成本最低的高压电缆。但是，风电场的出力不仅与装机容量有关，也与风电场位置的风资源情况有关，风电场的出力往往无法达到其额定容量。而对于风电集群而言，多个风电场之间也会存在空间上的容量平滑效应。因此，采用风电场的额定容量作为高压电缆选型和升压站变压器容量选择的依据是不合理的，影响了整个输电系统的经济性。
技术实现思路
综上所述，确有必要提出一种风电场群输电设备的选型方法，以提高输电系统的经济性。一种风电场群输电设备的选型方法，其中，所述方法包括：获取最近M年风电出力的分布模型；根据最近M年风电出力的分布模型，计算风电场群输电设备的高风速截尾风险；获取基于高风速截尾风险和全寿命周期损耗的风电场群输电设备的评价指标，根据评价指标选择风电场群输电设备。在其中一个实施例中，所述获取最近M年风电出力的分布模型的步骤包括：获取最近M年风电出力历史数据；根据风电出力历史数据建立最近M年风电出力的分布模型。在其中一个实施例中，所述根据最近M年风电出力的分布模型，计算风电场群输电设备的高风速截尾风险包括：根据风电出力分布模型，计算风电场群出力累计概率η的分位点：yR(η)＝min(y:P(Y＞yR)＜1-η)，其中，风电出力的随机变量为Y，其取值为y，yR为风电处理累计概率η的分位点出力值；利用所述风电出力累计概率η的分位点，计算高风速截尾风险；计算风速截尾风险对应的高风速截尾风险成本。在其中一个实施例中，所述风电场群输电设备的高风速截尾风险通过以下公式计算：其中，Δt为风电场出力分布统计的时间间隔。在其中一个实施例中，所述高风速截尾风险成本的计算方法为：其中，N为风电场生命周期，r为贴现率，Pe为风电电价，CR,η为折算为现值的高风速截尾风险成本，t为时间变量，N为风电场生命周期，所述高风速截尾风险成本作为定量衡量选型的容量限制导致的运行风险的指标。在其中一个实施例中，所述建立风电场群输电系统输电设备的选型模型的步骤包括：获取目标函数，该目标函数为综合考虑设备成本、高风速截尾风险、全寿命周期电缆损耗和变压器损耗的设备选型评价指标TC。在其中一个实施例中，所述设备选型评价指标TC通过以下方式获取：TC＝Cinvest+CR,η+Closs,tr+Closs,l；其中，Cinvest表示设备的初始投资成本，Closs,tr为全寿命周期变压器损耗成本，Closs,l为全寿命周期电缆损耗成本。在其中一个实施例中，所述全寿命周期电缆损耗成本Closs,l通过如下方式获取：其中，τi为等效满负荷利用小时数，通过出力累计曲线获取；c代表上网电价；Ri为电缆的单位长度电阻值；Li为电缆的长度；Ii,r为电缆i所连风电场额定出力下的电流值。本专利技术提供的风电场群输电关键设备选型优化方法，通过引入高风速截尾风险，对于风电输电系统的电缆和变压器选型经济性风险进行了定量评价，形成了选型的综合评价指标，能够提高风电场群的经济性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种风电场群输电设备的选型方法的流程图。具体实施方式下面根据说明书附图并结合具体实施例对本专利技术的技术方案进一步详细表述。请一并参阅图1，本实施例提供一种风电场群输电设备的选型方法，包括如下步骤：步骤S10，获取最近M年风电出力的分布模型；步骤S20，根据最近M年风电出力的分布模型，计算风电场群输电设备的高风速截尾风险；步骤S30，获取基于高风速截尾风险和全寿命周期损耗的的风电场群输电设备的评价指标，根据评价指标选择风电场群输电设备。上述实施例提供的风电场群输电关键设备的选型方法，通过引入高风速截尾风险，对于风电输电设备的经济性风险进行了定量评价，能够提高风电场群的经济性，提高风电场资产利用率。在其中一个实施例中，步骤S10中获取最近M年风电出力的分布模型的步骤包括：步骤S11，获取最近M年风电出力历史数据；M可大于等于2。步骤S12，根据风电出力历史数据建立最近M年风电出力的分布模型。通过获取风电出力历史数据，建立的最近M年风电出力的分布模型，使后续能够更加准确的对高风速截尾风险进行计算。在其中一个实施例中，步骤S20中根据最近M年风电出力的分布模型，计算风电场群输电设备的高风速截尾风险，还包括：步骤S21，利用风电出力分布模型，计算风电场群出力累计概率η的分位点。设风电出力的随机变量为Y，其取值为y，Δt为风电场出力分布统计的时间间隔，计算风电出力累计概率η的分位点yR(η)如下式：yR(η)＝min(y:P(Y＞yR)＜1-η)(1)其中，yR为风电处理累计概率η的分位点出力值。步骤S22，利用风电出力累计概率分位点，计算高风速截尾风险。以风电场群的出力分位点作为选型依据时，有可能存在很少的高风速情况下，风电场群出力大于输电设备容量的情况，导致超过设备容量部分的电能无法送出，从而造成电量的损失，影响风电运行的经济性。但事实上，由于全场高风速出现的概率较小，类比于统计分析中的截尾，因此将这部分电量损失的风险定义为高风速截尾风险。高风速截尾风险的计算方法如下式：其中，f为风电出力分布的概率密度函数。步骤S23，计算风速截尾风险对应的高风速截尾风险成本。而高风速截尾风险成本的计算如下式所示：其中，N为风电场生命周期，r为贴现率，Pe为风电电价，CR,η为折算为现值的高风速截尾风险成本，t为时间变量，N为风电场生命周期。该风险成本可以作为定量衡量选型的容量限制导致的运行风险的指标。在步骤S30中，获取基于全寿命周期的高风速截尾风险的风电场群输电设备的评价指标，根据评价指标选择风电场群输电设备的步骤包括：步骤S31中，获取风电场群输电设备的相关参数。输电设备的相关参数包括电缆和变电站的相关参数，主要包括：各型号变压器价格和容量、升压站平台成本、各型号电缆价格、电阻和电抗，风电场离岸距离、输电系统电压等级、风电场厂用电比例、功率因数。电缆可包括海缆等。步骤S32，利用风电场群输电设备的相关参数，建立风电场群输电系统输电设备的选型模型。具体的，在步骤S32中，建立风电场群输电系统输电设备的选型模型包括：步骤S321，获取目标函数，该目标函数为综合考虑设备成本和高风速截尾风险的设备选型评价指标TC，计算方法如下式：TC＝Cinvest+CR,η+Closs,tr+Closs,l(4)其中，CR,η的计算方法S23中给出，Cinvest表示设备的初始投资成本，计算方法如下：其中，Cline是电缆的总成本(万元)，包括电缆成本和安装成本。Ctran是变电站成本，包括变压器成本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电场群输电设备的选型方法，其特征在于，所述方法包括：获取最近M年风电出力的分布模型；根据最近M年风电出力的分布模型，计算风电场群输电设备的高风速截尾风险；获取基于高风速截尾风险和全寿命周期损耗的风电场群输电设备的评价指标，根据评价指标选择风电场群输电设备。

【技术特征摘要】
1.一种风电场群输电设备的选型方法，其特征在于，所述方法包括：获取最近M年风电出力的分布模型；根据最近M年风电出力的分布模型，计算风电场群输电设备的高风速截尾风险；获取基于高风速截尾风险和全寿命周期损耗的风电场群输电设备的评价指标，根据评价指标选择风电场群输电设备。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取最近M年风电出力的分布模型的步骤包括：获取最近M年风电出力历史数据；根据风电出力历史数据建立最近M年风电出力的分布模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据最近M年风电出力的分布模型，计算风电场群输电设备的高风速截尾风险包括：根据风电出力分布模型，计算风电场群出力累计概率η的分位点：yR(η)＝min(y:P(Y＞yR)＜1-η)，其中，风电出力的随机变量为Y，其取值为y，yR为风电处理累计概率η的分位点出力值；利用所述风电出力累计概率η的分位点，计算高风速截尾风险；计算风速截尾风险对应的高风速截尾风险成本。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述风电场群输电设备的高风速截尾风险通过以下公式计算：其中，Δt为风电场出力分布统计的时间间隔。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述高风速截尾风险成本的计算方法为：

【专利技术属性】
技术研发人员：汪宁渤，鲁宗相，乔颖，丁坤，张珍珍，赵龙，马彦宏，邵冲，
申请(专利权)人：甘肃省电力公司风电技术中心，清华大学，国网甘肃省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62