天气影响下的海上风电场及柔直并网系统可靠性评估方法技术方案

本发明专利技术公开了天气影响下的海上风电场及柔直并网系统可靠性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将海上风电场及柔性直流并网系统分解为多个子系统；S2、基于各子系统中的元件的可靠性参数建立各子系统的等效故障率模型、等效修复时间模型及可靠性评估模型，元件的可靠性参数包括风机的故障率，风机的故障率与风速和雷击评率正相关，元件的可靠性参数还包括各元件的修复时间，元件的修复时间与风速正相关；S3、建立风速的自相关MCMC模型和互相关Copula模型，采用时序蒙特卡罗法对海上风电场及柔性直流并网系统进行可靠性评估，得到可靠性指标。本发明专利技术实现了考虑恶劣天气影响的海上风电场及柔性直流并网系统的可靠性评估。

【技术实现步骤摘要】
天气影响下的海上风电场及柔直并网系统可靠性评估方法
本专利技术涉及到海上风电场及柔性直流输电系统可靠性评估
，具体涉及天气影响下的海上风电场及柔直并网系统可靠性评估方法法。
技术介绍
随着能源紧缺和环境污染问题日益严峻，可再生能源受到各国的普遍重视。风能作为极具潜力的清洁能源，近年得到飞速发展。海上风能资源丰富，年利用小时数高且噪声污染小，已成为全球可再生能源发展的主要方向。据全球风能理事会的数据，全球海上风电装机容量在2030年会突破2亿千瓦。相比于传统高压直流输电，基于电压源的柔性直流输电系统(HVDCbasedonvoltagesourceconverter，VSC-HVDC)具有可向无源电网供电，方便潮流反转等优点，已成为远距离、大规模海上风电场并网的主要方式。相比于双端VSC-HVDC，多端VSC-HVDC运行方式灵活；相比于单换流器VSC-HVDC，双换流器VSC-HVDC既可以双极运行，又可以单极运行，可靠性较高。因此，采用双换流器多端VSC-HVDC系统进行风电并网具有较高的运行灵活性和运行可靠性，是未来风电直流并网系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.天气影响下的海上风电场及柔直并网系统可靠性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、将海上风电场及柔性直流并网系统分解为多个子系统；/nS2、基于各子系统中的元件的可靠性参数建立各子系统的等效故障率模型、等效修复时间模型及可靠性评估模型，元件的可靠性参数包括风机的故障率，风机的故障率与风速和雷击评率正相关，元件的可靠性参数还包括各元件的修复时间，元件的修复时间与风速正相关；/nS3、建立风速的自相关MCMC模型和互相关Copula模型，采用时序蒙特卡罗法对海上风电场及柔性直流并网系统进行可靠性评估，得到可靠性指标。/n

【技术特征摘要】
1.天气影响下的海上风电场及柔直并网系统可靠性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将海上风电场及柔性直流并网系统分解为多个子系统；
S2、基于各子系统中的元件的可靠性参数建立各子系统的等效故障率模型、等效修复时间模型及可靠性评估模型，元件的可靠性参数包括风机的故障率，风机的故障率与风速和雷击评率正相关，元件的可靠性参数还包括各元件的修复时间，元件的修复时间与风速正相关；
S3、建立风速的自相关MCMC模型和互相关Copula模型，采用时序蒙特卡罗法对海上风电场及柔性直流并网系统进行可靠性评估，得到可靠性指标。


2.如权利要求1所述的天气影响下的海上风电场及柔直并网系统可靠性评估方法，其特征在于，步骤S1包括：
S101、将海上风电场及柔性直流并网系统分解为海上风电场子系统及柔性直流输电子系统；
S102、将海上风电场子系统分解为风机模块子系统和电缆模块子系统；
S103、将柔性直流输电子系统分解为VSC换流站子系统和直流输电系统子系统。


3.如权利要求2所述的天气影响下的海上风电场及柔直并网系统可靠性评估方法，其特征在于，各子系统的可靠性评估模型为各子系统的两状态马尔科夫模型，步骤S2包括：
S201、获取各子系统中的元件的可靠性参数；
S202、基于各子系统中的元件的可靠性参数建立各子系统的等效故障率模型和等效修复时间模型；
S203、基于各子系统中的等效故障率模型和等效修复时间模型建立各子系统的两状态马尔科夫模型。


4.如权利要求3所述的天气影响下的海上风电场及柔直并网系统可靠性评估方法，其特征在于，步骤S202中，第s个子系统的等效可靠性参数包括等效故障率λs和等效修复时间rs，






式中，λi和ri分别为第s个子系统中第i个元件的故障率和修复时间。


5.如权利要求1至4所述的天气影响下的海上风电场及柔直并网系统可靠性评估方法，其特征在于，风机的故障率λf(t)按下式计算：
λf(h)＝λf1+λf2(W(h))+λf3(N(h))
式中，λf1为不考虑天气因素时风机的故障率；λf2(W(h))为第h小时风速W(h)对风机故障率的影响；λf3(N(h))为第h小时雷击对风机故障率的影响，N(h)为地面闪光密度；



λf3(N(h))＝bN(h)λf1
式中，α和β分别为第一正比例参数和第二正比例参数，WC为风速的临界阈值。


6.如权利要求1至4所述的天气影响下的海上风电场及柔直并网系统可靠性评估方法，其特征在于，第i个元件的修复时间ti按下式计算：
ti＝t1+t2+t3(h)
t1＝max(ta1,ta2)



式中，t1为维修资源等待时间，ta1为元件准备时间，ta2为运输工具和人员准备时间，t2为等待运输工具可以正常运行的天气时间，人员和运输工具在仓库时，ta2＝ta21，否则ta2＝(ta21+ta22)，ta21表示人员和运输工具实际准备时间，ta22表示等待人员回到仓库的时间，t3(h)表示维修时间，r1为不考虑天气因素时的维修时间，WC为风速的临界阈值，c为风速对维修时间的影响系数。


7.如权利要求1所述的天气影响下的海上风电场及柔直并网系统可靠性评估方法，其特征在于，步骤S3包括：
S301、获取海上风电场风速历史数据集；
S302、在所述海上风电场风速历史数据集中随机选取k个历史数据作为聚类中心c1至ck，基于剩余历史数据与初始聚类中心的欧氏距离进行聚类得到多个群；
S303、基于下式计算绝对误差Aa；



式中，b为Bi1中的对象，Bi1表示第i1个群中的历史数据；
S304、在所述海上风电场风速历史数据集中随机选取k个历史数据作为候选聚类中心c11至c1k，并计算对应的绝对误差A1a；
S305、若A1a小于Aa，以候...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凌飞，胡博，辛清明，谢开贵，李岩，孙悦，侯婷，胡胤哲，郭龙，黄威，牛涛，李春燕，邵常政，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，重庆大学，
类型：发明
国别省市：广东;44