本发明专利技术的一种支撑风电场黑启动的风速特征分析方法，在待启动热电机组辅机功率需求条件约束下，通过定义黑启动下限风速、时间连续条件的风速概率密度指标，刻画分析风电场的风速特性，评估不同风电场所表现出的黑启动可行性，从而选择满足待启动热电厂辅机功率需求的风电场辅助电网黑启动，对风多水少的地区大停电后进行风电场黑启动具有重要指导意义。其方法科学合理，适用性强，效果佳。
【技术实现步骤摘要】
一种支撑风电场黑启动的风速特征分析方法
本专利技术涉及电网黑启动
，是一种支撑风电场黑启动的风速特征分析方法。
技术介绍
电力系统大停电事故是一个无法回避的威胁与隐患，同时，我国电力系统又进入了高电压、大电网、大机组时代。一旦发生停电事故波及的范围将会很大，后果严重。因此，作为电力系统安全运行的重要措施之一，需预先制定黑启动方案。黑启动的关键是黑启动电源的选择，常规以水电机组作为启动电源进行黑启动，但对于风多水少的我国西北地区存在一定限制。随着我国西北地区局域电网风电装机容量的逐年提高，出现了以风电场作为辅助启动电源开启黑启动方案的研究。由于风资源随机波动的固有属性，目前对风电场黑启动可行性的研究还处于定性分析的论证阶段，因此有必要对风电场及风资源在黑启动模式下做出针对性研究，以有效评估风电场作为黑启动电源的可行性。目前对风电场的风速分布特性分析主要服务于风电场规划或调度计划。然而，面对风电场作为黑启动备用电源的可行性研究，在最小黑启动功率需求条件下，特别是研究风电机组持续有效出力的时间概率问题时，应结合局域电网中风电场装机容量、风电机组出力性能基础上分析该区域风能资源分布特性以适应新的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是：克服现有风电场的风速特性分析的不足，提供一种科学合理，考虑风电场的风速多方面影响因素，适用性强，效果佳的支撑风电场黑启动的风速特征分析方法。为实现上述目的所采用的技术方案是，一种支撑风电场黑启动的风速特征分析方法，其特征是，它包括以下内容：1)确定待启动机组辅机需求①由辅机自身设备功率叠加得到带启动电厂辅机功率PM；②由式(1)-式(4)确定各风电场满足黑启动的最小发电功率Pτ_lim以及最小输出功率Plim：Plim＝(1+α)PM(1)nPW-PZ＞(1+α)PM(2)PWmin＝Plim/n(3)Pτ_lim＝(1+α)PM+PZ(4)式中，n为风电场机组数量；PW为单台机组可发功率；PZ为风电场自用电系统功率；PM为待启动电厂辅机功率；单台风电机组最小发电功率PWmin；系数α为线路损耗率，取电网运行标准α＝0.085；2)定义评估指标③定义黑启动下限风速，即满足需求的风速为黑启动下限风速vlim，通过风电场实测v-P曲线式(5)求得，式中，R为风轮半径；ρ为空气密度；Cp为风能利用系数，考虑尾流效应，取风电场平均风能利用效率Cp＝0.48；④定义连续时间条件下的风速概率密度：在黑启动下限风速条件下，根据选定的时间尺度内的风速采样数据，以火电机组热启动时间作为时长标准30-45min，则连续时间条件的下限风速概率密度P为该数据子集的概率密度，由式(6)表示：式中，v为风速；vmax为最大风速；vτ_lim为连续时间条件的下限风速；风电机组对风能的利用会出现一定的偏差，即有时需要保留稍大于启动下限风速来保证需求功率的输出，取实测数据中满足单台机组最低发电功率的最大风速为裕度风速vσ-t_lim，大于裕度风速值的为可执行风速、小于下限风速值的为不可执行风速，其概率分别为式(7)、式(8)；P+和P-分别为倾向可执行风速和倾向不可执行风速的概率，两者的相对大小能够直观的体现可行性的倾向程度，则可行性概率相对倾度η为式(9)表示：式(9)中：当η＞1时，相对倾向于可执行风速；当η＜1时，相对倾向于不可执行风速；内容1)至2)的评估指标反映了风电场的风速特性对风电场黑启动可行性的影响，体现了不同风电场所表现出的风电场黑启动的可行性。本专利技术的一种支撑风电场黑启动的风速特征分析方法，在待启动热电机组辅机功率需求条件约束下，通过定义黑启动下限风速、时间连续条件的风速概率密度指标，刻画分析风电场的风速特性，评估不同风电场所表现出的黑启动可行性，从而选择满足待启动热电厂辅机功率需求的风电场辅助电网黑启动，对风多水少的地区大停电后进行风电场黑启动具有重要指导意义。其方法科学合理，适用性强，效果佳。附图说明图1为风电场黑启动可行性评估流程图；图2为启动型风电场地理接线图；图3为各风电场可执行风速概率分布图。具体实施方式下面利用附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术的一种支撑风电场黑启动的风速特征分析方法，它包括以下内容：1)确定待启动机组辅机需求①由辅机自身设备功率叠加得到带启动电厂辅机功率PM；②由式(1)-式(4)确定各风电场满足黑启动的最小发电功率Pτ_lim以及最小输出功率Plim：Plim＝(1+α)PM(1)nPW-PZ＞(1+α)PM(2)PWmin＝Plim/n(3)Pτ_lim＝(1+α)PM+PZ(4)式中，n为风电场机组数量；PW为单台机组可发功率；PZ为风电场自用电系统功率；PM为待启动电厂辅机功率；单台风电机组最小发电功率PWmin；系数α为线路损耗率，取电网运行标准α＝0.085。2)定义评估指标③定义黑启动下限风速，即满足需求的风速为黑启动下限风速vlim，通过风电场实测v-P曲线式(5)求得，式中，R为风轮半径；ρ为空气密度；Cp为风能利用系数，考虑尾流效应，取风电场平均风能利用效率Cp＝0.48；④定义连续时间条件下的风速概率密度：在黑启动下限风速条件下，根据选定的时间尺度内的风速采样数据，以火电机组热启动时间作为时长标准30-45min，则连续时间条件的下限风速概率密度P为该数据子集的概率密度，由式(6)表示：式中，v为风速；vmax为最大风速；vτ_lim为连续时间条件的下限风速；风电机组对风能的利用会出现一定的偏差，即有时需要保留稍大于启动下限风速来保证需求功率的输出，取实测数据中满足单台机组最低发电功率的最大风速为裕度风速vσ-t_lim，大于裕度风速值的为可执行风速、小于下限风速值的为不可执行风速，其概率分别为式(7)、式(8)；P+和P-分别为倾向可执行风速和倾向不可执行风速的概率，两者的相对大小能够直观的体现可行性的倾向程度，则可行性概率相对倾度η为式(9)表示：式(9)中：当η＞1时，相对倾向于可执行风速；当η＜1时，相对倾向于不可执行风速；内容1)至2)评估指标反映了风电场的风速特性对风电场黑启动可行性的影响，体现了不同风电场所表现出的风电场黑启动的可行性。具体实施例的计算条件说明如下：(a)部分辅机参数如表1；(b)风电场参数如表2；(c)风电场可行性评估流程如图1；(d)启动型风电场地理接线图如图2；表1：部分辅机参数：表2：风电场参数：根据实施例计算条件(a)-(d)，应用本专利技术对各风电场黑启动评估结果如下：1.确定辅机需求有附表1和式(1)-式(4)计算出待启动容量为300MW电热机组的辅机功率为PM＝25.5MW；各风电场满足黑启动最小启动功率时的最小发电功率Pt_lim为28.67MW。2.各风电场黑启动可行性根据风电场所装机组的v-P曲线式(5)，求得各风电场满足最小出力对应的黑启动下限风速和执行概率相对倾度特征如下表3：表3：各风电场黑启动可行性风速特征结合图3，对比表3，可知各风电场的黑启动时间条件下限风速随风电场装机容量的增大而减小。在启动功率需求一定的条件下，装机容量最大的4#风电场对风速的利用范围更大；在风速条件近似相等时，装机容量较大的3#、4#风电场比较1#、2#风电场的执行概率相对倾度更大，表现出对黑启本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种支撑风电场黑启动的风速特征分析方法，其特征是，它包括以下内容：1)确定待启动机组辅机需求①由辅机自身设备功率叠加得到带启动电厂辅机功率PM；②由式(1)‑式(4)确定各风电场满足黑启动的最小发电功率Pτ_lim以及最小输出功率Plim：Plim＝(1+α)PM (1)nPW‑PZ＞(1+α)PM (2)PWmin＝Plim/n (3)Pτ_lim＝(1+α)PM+PZ (4)式中，n为风电场机组数量；PW为单台机组可发功率；PZ为风电场自用电系统功率；PM为待启动电厂辅机功率；单台风电机组最小发电功率PWmin；系数α为线路损耗率，取电网运行标准α＝0.085；2)定义评估指标③定义黑启动下限风速，即满足需求的风速为黑启动下限风速vlim，通过风电场实测v‑P曲线式(5)求得，
【技术特征摘要】
1.一种支撑风电场黑启动的风速特征分析方法，其特征是，它包括以下内容：1)确定待启动机组辅机需求①由辅机自身设备功率叠加得到带启动电厂辅机功率PM；②由式(1)-式(4)确定各风电场满足黑启动的最小发电功率Pτ_lim以及最小输出功率Plim：Plim＝(1+α)PM(1)nPW-PZ＞(1+α)PM(2)PWmin＝Plim/n(3)Pτ_lim＝(1+α)PM+PZ(4)式中，n为风电场机组数量；PW为单台机组可发功率；PZ为风电场自用电系统功率；PM为待启动电厂辅机功率；单台风电机组最小发电功率PWmin；系数α为线路损耗率，取电网运行标准α＝0.085；2)定义评估指标③定义黑启动下限风速，即满足需求的风速为黑启动下限风速vlim，通过风电场实测v-P曲线式(5)求得，式中，R为风轮半径；ρ为空气密度；Cp为风能利用系数，考虑尾流效应，取风电场平均风能利用效率Cp＝0.48；④定义连续时间条件下的风速概率密度：在黑启动下限风速...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小海，侯佑华，齐军，张红光，李军徽，张佳星，张世宁，杨志国，尤宏飞，任振宇，孔明，
申请(专利权)人：内蒙古电力集团有限责任公司，东北电力大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15
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