风电场发电可靠性及容量可信度评估
第40卷第18期电力系统保护与控制V ol.40 No.18 2012年9月16日Power System Protection and Control Sep. 16, 2012
风电场发电可靠性及容量可信度评估
钟 浩1，唐民富2
(1.三峡大学电气与新能源学院，湖北 宜昌 443002; 2.湘西电业局，湖南 吉首 416000)
摘要：采用多态发电机组的卷积公式建立包含风电场停运容量的电力系统等效负荷持续曲线(Equivalent Load Duration Curve，ELDC)模型，用于计算风电场并入电力系统后系统的失负荷概率（Loss of Load Probability, LOLP）。利用风电场所能替代的理想机组容量与风电场额定容量的比值作为风电场容量可信度(Capacity Credit，CC)的定义。推导出风电场所能替代的理想机组容量与所能替代的常规机组容量（常规机组的强迫停运率为q）之间的关系表达式，以评估风电场并入电网后所能替代的常规机组发电容量的大小。测试算例的计算结果验证了所提方法的正确性和有效性。
关键词：多态发电机组；等效负荷持续曲线；理想机组；失负荷概率；容量可信度
Assessment on the reliability and capacity credibility of wind farms
ZHONG Hao1, TANG Min-fu2
(1. School of Electrical Engineering and Renewable Energy, China Three Gorges University, Yichang 443002, China;
2. Xiangxi Electricity Power Bureau, Jishou 416000, China)
Abstract:To c alculate t he l oss of l oad probability of t he p ower s ystem a fter t he access of l arge w ind f arm, t he e quivalent l oad duration curve (ELDC) model containing the outage capacity is established using the convolution formula of polymorphic generators. The cap acity credibility o f wind farm is d efined as a ratio o f the capacity o f fictitious 100% reliable unit to the wind farm’s rated capacity. The relational expression between the fictitious 100% reliable unit capacity and the conventional unit capacity is deduced to calculate the replaced conventional unit capacity when wind farm is integrated in the power grid. The cases studies were carried out on a series existing systems and the results prove its correctness and effectiveness.
Key words: polymorphic generator; equivalent load duration curve; fictitious 100% reliable unit; loss of load probability; capacity credibility
中图分类号：TM712 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2012)18-0075-06
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风力发电作为一种清洁的可再生能源发电，得到了越来越多的关注与研究。风电具有较强的随机性、间歇性和波动性等明显区别于常规能源的特点，而且当风电在电网中所占比例较大时，对电力系统的可靠性运行有很大影响[1-2]。近年来，随着风电场规模和风电机单机容量的不断扩大、风电场并网比例的不断增加，风电场并网对电力系统可靠性的影响越来越突出。因此有必要深入研究风力发电的可靠性及其对电力系统的影响，充分评估风电场的容量可信度。
含风电场的电力系统可靠性分析有解析法[3-5]和模拟法[6-7]两种。解析法一般都基于马尔科夫链方法，模拟法在建模和算法实现等方面比解析法简捷。
基金项目：三峡大学人才科研启动基金项目（0620120014）文献[8-10]基于蒙特卡罗仿真法建立了风电场的可靠性模型，并分析了风电场对电力系统可靠性的影响，但其所使用的可靠性指标电力不足时间期望值(Loss of Load Expectation，LOLE)和电量不足期望值(Expected Energy Not Supplied，EENS)不能直接显示风电场对电力系统可靠性的影响；文献[11-13]用风电场容量可信度来评估风电场对电力系统可靠性的影响，能直接显示风电场对电力系统可靠性的贡献；文献[14]采用试验法比较了采用不同风电容量可信度定义时其计算结果的差异，认为采用等效固定容量(Equivalent Firm Capacity，
EFC
C)或有效载负荷能力(Effective Load Carrying Capability)作为风电场可信用发电容量的定义更为合理。
本文采用风电场等效固定容量与风电场总装机容量的比值作为风电场容量可信度的定义，用蒙特卡罗法模拟风电场有功出力，用多态发电机组的卷积公式把风电场的容量停运表卷积计算到等效负