考虑集电系统的风电场可靠性评估_王碧阳
风电场技术后评估标准化体系的构建
风电场技术后评估标准化体系的构建发布时间：2022-09-19T09:08:50.183Z 来源：《科技新时代》2022年（2月）4期作者：王艳阳，段树纯，褚军涛，王栋[导读] 风电场项目后评价作为风电项目投资闭环管理的最后一个环节，目前业内的后评价尚王艳阳，段树纯，褚军涛，王栋（新天绿色能源股份有限公司，石家庄，050051）摘要：风电场项目后评价作为风电项目投资闭环管理的最后一个环节，目前业内的后评价尚未深入对运维数据及设计部分验证展开研究分析，未能深层次剖析潜在问题，致使无法有效进行信息反馈，后评价成果含金量大打折扣。
本文从风电技术角度出发，结合国家标准和风电场设计校验、运维经验，提出一套风电场技术后评估标准化方法与体系，为行业内项目后评价技术部分的分析工作提供一定借鉴与参考。
关键词：技术后评估；大数据技术；风资源和环境；风电场设计校验；机组发电性能；机组亚健康诊断0 引言项目后评价是指对项目前期、项目实施阶段、生产运维、投资效益、可持续性、以及技术等方[收稿日期：基金项目：]面的工作进行系统和客观的评价。
风电场项目后评价是风电场工程全寿命周期管理重要的内容，通过对风电场的实际运行情况和设计目标的对比分析，实现关于设计开发、投资决策、施工建设、经营管理等项目全过程阶段的考察、反馈和指导，如图1所示。
图 1 风电场项目后评价目前项目后评价在评价过程中由于各方面因素的制约，往往侧重于项目前期决策是否合理，手续材料是否齐全、流程审批是否合法合规、项目收益是否达到预期等等，尚未对运维数据及设计部分验证展开深入的研究，未能深入挖掘潜在的问题，也没有对导致问题产生的技术方面原因进行深层次的分析，致使评价成果含金量打了很大折扣。
针对上述问题，技术后评估完全基于风电技术，本着“研究技术问题、发现技术原因、提出技术措施”的目的，仅对风电场和风电机组所涉及的技术方面指标和工作进行后评价。
技术后评估不仅是对项目后评价的补充和完善，还可以直接衡量风电场建成后各项技术指标是否达到了预先设计目标，对于指导后期生产运维和评价前期投资决策，都有至关重要的作用和意义。
基于深度学习的宏观风资源评估与风电场选址
区域可行性分析、 桩基设计等方面进行ꎮ 吉会峰等综
合考虑风功率密度的时空分布、 稳定性以及资源储量
等要素ꎬ 对江苏海域风能资源进行评估
[１]
ꎮ 游欣佩运
年 １ 月 １ 日—２０２２ 年 １２ 月 ３１ 日的气象数据ꎬ 其中ꎬ
数据集Ⅰ共有 ８ 个特征ꎬ 分别是大气压、 位势高度、
向出现的频率越高ꎮ 以泾河站 ( ５７１３１) 观测数据为
例ꎬ 绘制风力玫瑰图ꎬ 如图 ２ 所示ꎮ 泾河站位于陕西
省境内ꎬ 由图 ２ａ 可知ꎬ 在 ２０２１ 年 ２ 月 ６ 日 １２: ００ 探
测时间段内ꎬ 该站点区域内主要盛行西南风ꎬ 但图 ２ｂ
显示ꎬ ２０２１ 年泾河站区域盛行风方向为东北风ꎬ 因此
居多ꎬ 如大风或疾风ꎬ 这意味着该地区的平均风速可
数进行非线性变换 [４] ꎮ 卷积层和池化需要经过多次操
能较高ꎬ 适合进行风力发电等风能利用ꎮ
全连接层将特征映射到输出类别上ꎬ 并使用损失函数
相较于其他站点ꎬ 该区域出现的风力等级较大且次数
表 １ ２０２１—２０２２ 年气象站风力等级出现次数 ( 部分)
２ 个特征进行删除ꎬ 对于数据集Ⅱ中缺失的数据同样
采用拉格朗日插值法进行补全ꎮ 对风资源进行 ０ ~ １ 评
估ꎬ 规定该地区适合搭建风电场的划分为 １ꎬ 不适合
的划分为 ０ꎮ 将数据进行最大最小值归一化处理ꎬ 将
数据缩放到 [０ꎬ １] 的范围内ꎬ 消除不同变量单位对
建模的影响ꎮ 在实验阶段ꎬ 为了评估深度学习模型的
若将风电场选址在泾河站区域附近ꎬ 在搭建风力发电
机时可以考虑来自东北的盛行风向ꎮ
图 ２ 泾河站风向玫瑰图
含风电场的电力系统可靠性评估
4.3.2 算例可靠性计算..................................................................31 4.4 容量可信度.....................................................................................32 4.4.1 容量可信度定义..................................................................32 4.4.2 风电场可信容量的计算......................................................33 第五章 致 总结与展望....................................................................................37
分类号： 密 级：
单位代码： 学 号：
学士学位论文
Shandong University Bachelor’s Thesis 论文题目：含风电场的电力系统可靠性评估
作 者 姓 名： 专 业：
张泽宇 电力电子与电力传动 贾春娟
指导教师姓名：
2014 年 5 月 25 日
山东大学本科毕业论文(设计)成绩评定表
2.1 原始数据数理...................................................................................6 2.2 双参数 Weibull 分布的风速模型....................................................7 2.2.1 最小二乘法拟合....................................................................7 2.2.2 概率权重矩法拟合..............................................................10 2.3 时间序列分析预测风速.................................................................13 2.3.1 时间序列分析简介..............................................................13 2.3.2 数据预处理...........................................................................14 2.3.3 模型结构的选择..................................................................15 2.3.4 模型的定阶........................................................................16
风电场规划建设的可行性评估
风电场规划建设的可行性评估一、引言近年来，随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，可再生能源的开发和利用成为了世界各国共同关注的焦点。
风能作为最具潜力的可再生能源之一，因其清洁、可再生、广泛分布等特点，受到了广泛的关注。
风电场作为风能利用的主要形式，其规划建设的可行性评估至关重要。
本文将对风电场规划建设的可行性进行评估，以期为相关决策提供参考。
二、风电资源评估风电场的规划建设首先需要进行风电资源评估。
风电资源评估是确定风电场建设地点的基础工作，旨在评估该地区的风能资源情况，包括风速、风向、风能密度等参数。
通过使用先进的风能资源评估技术和方法，可以准确地评估风电场建设地点的风能资源潜力，为后续的规划设计提供科学依据。
三、环境影响评估风电场建设对环境的影响是一个重要的考虑因素。
在风电场规划建设之前，需要进行环境影响评估，评估风电场建设对生态环境、土地利用、水资源、野生动植物等方面的影响。
通过科学的环境影响评估，可以合理规划风电场的布局，减少对环境的不良影响，保护生态环境的可持续发展。
四、经济可行性评估风电场规划建设的经济可行性评估是决策者关注的重点。
经济可行性评估主要包括投资成本评估、发电收益评估和回收期评估等内容。
投资成本评估需要考虑风电机组的采购、安装、运维等方面的成本，发电收益评估需要考虑风电场的发电量、电价等因素，回收期评估则需要综合考虑投资成本和发电收益之间的关系。
通过经济可行性评估，可以判断风电场建设的可行性和经济效益，为决策者提供科学依据。
五、社会影响评估风电场规划建设还需要考虑其对社会的影响。
社会影响评估主要包括对当地居民、就业、经济发展等方面的影响。
风电场建设可以为当地提供就业机会，促进经济发展，但同时也可能对当地居民的生活产生一定的影响。
通过社会影响评估，可以全面了解风电场建设对社会的影响，为决策者制定相关政策和措施提供参考。
六、可行性评估的方法和工具风电场规划建设的可行性评估需要使用一系列的方法和工具。
风电场后评估项目评估指标建议
风电场后评估项目评估指标建议一、引言风电场后评估项目评估指标的建议旨在提供一个科学、全面、可操作的评估体系，用于对风电场的运营情况进行评估和监测。
本文将从风电场的技术性能、经济效益、环境影响等多个方面提出评估指标的建议，以便风电场运营方能更好地了解和改进其运营情况。
二、评估指标建议1. 技术性能评估指标1.1 风电场装机容量：评估风电场的规模大小，用于衡量其发电能力。
1.2 发电量：评估风电场的实际发电量，与装机容量进行对照，以了解其发电效率。
1.3 发电效率：计算风电场的发电效率，即实际发电量与装机容量的比值，用于评估风电场的运营水平。
1.4 故障率：评估风电场的设备运行状况，通过统计故障次数和维修时间，以了解设备的可靠性和维护情况。
1.5 停机时间：评估风电场的可利用率，统计停机时间和停机原因，以评估风电场的运行稳定性。
2. 经济效益评估指标2.1 总投资：评估风电场的投资规模，包括设备采购、建设和运维等费用，用于了解项目的资金投入。
2.2 年发电收入：评估风电场的经济效益，统计年度发电收入，包括电力销售收入和可再生能源补贴等。
2.3 年度运维成本：评估风电场的运营成本，包括设备维护、人员工资等费用，用于了解项目的运营成本。
2.4 投资回收期：评估风电场的投资回报情况，计算项目的投资回收期，以判断项目的经济可行性。
2.5 利润率：评估风电场的盈利能力，计算年度净利润与年度发电收入的比值，以了解项目的盈利水平。
3. 环境影响评估指标3.1 碳排放量：评估风电场的环境友好性，计算年度碳排放量，以比较风电与传统能源发电方式的环境效益。
3.2 节约标准煤：评估风电场的节能效果，计算年度节约标准煤量，以比较风电与传统能源发电方式的节能效果。
3.3 环境保护投入：评估风电场的环境保护措施，统计环境保护投入金额，包括废气处理、废水处理等费用。
3.4 生态保护指标：评估风电场对周边生态环境的影响，包括鸟类迁徙、水域生态等，以了解项目对生态环境的保护情况。
风电场后评估项目评估指标建议
风电场后评估项目评估指标建议引言概述:风能作为一种清洁、可再生的能源形式，近年来在全球范围内得到了广泛应用。
然而，为了确保风电场的长期可持续发展，对其进行后评估项目评估是至关重要的。
本文将提出一些风电场后评估项目评估的指标建议，以匡助评估者更好地了解风电场的运营状况和潜在问题。
一、风电场性能指标建议:1.1 发电效率评估:- 考虑风电场的装机容量和实际发电量之间的差异，以评估其发电效率。
- 分析风机电组的平均发电功率和发电曲线，以确定其在不同风速下的发电能力。
1.2 资源利用率评估:- 评估风电场的资源利用率，包括风能资源的利用率和土地资源的利用率。
- 分析风电场的运行时间和停机时间，以评估其资源利用效率。
1.3 运行可靠性评估:- 考虑风电场的可利用率和可靠度，以评估其运行的可靠性。
- 分析风机电组的故障率和维护时间，以确定其运行的可靠性水平。
二、风电场环境影响评估指标建议:2.1 声音影响评估:- 评估风电场的噪音水平，以确保其不会对周边居民和野生动物造成过大的影响。
- 分析风机电组的噪音特性和传播规律，以确定其声音影响范围。
2.2 鸟类和蝙蝠保护评估:- 评估风电场对鸟类和蝙蝠的影响，包括迁徙路线和栖息地的破坏。
- 分析风机电组的鸟类和蝙蝠避风策略和保护措施，以减少对生物多样性的影响。
2.3 可视影响评估:- 评估风电场对景观的可视影响，包括视觉污染和景观破坏。
- 分析风机电组的布局和外观设计，以减少对景观的不良影响。
三、风电场经济效益评估指标建议:3.1 投资回报率评估:- 评估风电场的投资回报率，以确定其经济可行性。
- 分析风电场的投资成本和预期收益，以计算投资回报率。
3.2 发电成本评估:- 评估风电场的发电成本，包括建设成本、运营成本和维护成本。
- 分析风机电组的发电效率和可靠性，以确定发电成本的水平。
3.3 就业机会评估:- 评估风电场对当地经济的就业机会影响。
- 分析风电场的建设和运营过程中所创造的就业机会数量和质量。
风电场功率预测系统的可信性评估与验证策略
风电场功率预测系统的可信性评估与验证策略随着环境意识的增强和清洁能源的重要性日益凸显，风能作为一种可再生能源被广泛应用于电力领域。
然而，由于风能的不稳定性和不可控性，准确预测风电场的功率输出对于能源管理和电力系统运营至关重要。
为了保证风电场功率预测系统的可靠性和可用性，可信性评估与验证策略成为关键的研究方向。
可信性评估是探索和验证风电场功率预测系统可靠性的过程，旨在检测系统的弱点和故障，并提供相应的改进措施。
可信性评估可以基于多个方面，如数据质量、模型精度、算法稳定性和系统的鲁棒性等。
以下将介绍一些常见的可信性评估指标和方法。
首先，数据质量是影响风电场功率预测可信性的重要因素。
可信性评估应该从数据采集和处理的角度入手，确保所使用的数据的准确性和完整性。
常用的数据质量评估指标包括数据的缺失率、异常值检测和数据一致性等。
另外，数据的时空分布也应该被考虑，以确保数据的代表性和可靠性。
其次，模型精度是评估风电场功率预测系统可信性的关键因素之一。
模型的精确性能够直接影响功率预测的准确性和可靠性。
在可信性评估过程中，需要评估所使用的预测模型的精度，并与实际观测数据进行对比。
常用的评估指标包括均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和相关系数等。
此外，还可以使用交叉验证方法来评估模型的稳定性和泛化能力。
此外，风电场功率预测系统的算法稳定性也是可信性评估的重要内容。
算法的稳定性指的是算法对不同数据集和参数的变化的鲁棒性。
在可信性评估过程中，应该对所使用的算法进行稳定性检测，并评估其在不同条件下的可靠性。
常用的方法包括对算法进行多次运行，以观察结果的一致性和稳定性。
最后，风电场功率预测系统的鲁棒性也是可信性评估的重点。
鲁棒性是指系统对噪声、干扰和突发事件等不确定因素的适应能力。
在可信性评估中，应该对系统在不同场景和条件下的性能进行测试，并评估其对异常情况的响应能力。
常用的评估方法包括灵敏度分析和鲁棒性测试。
某风电场项目设计后评估分析
某风电场项目设计后评估分析风电场项目设计后评估分析报告一、项目背景随着可再生能源的兴起，风力发电作为其中的一种重要形式得到了广泛的关注和发展。
风电场项目作为一个新兴的风力发电项目在设计阶段进行了全面的评估分析，本报告旨在总结和评价该项目设计方案的可行性和效益。
二、项目概述该风电场项目位于市郊区，风能资源丰富，项目总规模为10台风力发电机组，额定装机容量为50兆瓦。
项目设计方案包括选择合适的机型和布局方案、电网接入方案、电力设施建设和维护方案等等。
三、评估分析内容与方法1.风能资源评估：通过现场测量和历史数据分析，评估所选项目区域的风能资源情况，确定该地区的风能潜力。
同时，结合风机性能曲线，计算该风电场的预期发电量。
2.项目投资回收期评估：综合考虑项目的建设投资、运维、电网接入等成本，并结合项目的预期发电量和电价，计算项目的投资回收期和内部收益率，以评估项目的经济效益。
3.环境影响评估：通过环境影响评价的方法，对风电场建设和运营过程中对周边环境的影响进行评估，包括噪音、鸟类迁徙等方面的影响。
同时，提出相应的环境保护措施。
4.可靠性评估：通过系统可靠性分析和风机负荷曲线匹配，评估风电场的可靠性和稳定性，确保项目能够按照设计要求稳定运行。
5.社会效益评估：对风电场建设和运营对当地经济、就业和社会发展的影响进行评估，分析项目对社会的贡献和带来的利益。
四、评估分析结果1.风能资源评估结果显示，该项目区域的年平均风速为7米/秒，能够较好地满足风机的运行需求。
根据预测模型，该风电场的年发电量预计为150万千瓦时，能够有效利用风能资源。
2.项目投资回收期评估结果表明，该项目的投资回收期为8年，内部收益率为12%，具有较好的投资回报率。
3.环境影响评估结果显示，项目建设和运营对当地环境的影响较小，噪音和鸟类迁徙问题可以通过合理的规划和管理得到有效控制。
4.可靠性评估结果表明，风电场的系统可靠性高，能够满足电网对电力稳定供应的要求。
风电场后评估项目评估指标建议
风电场后评估项目评估指标建议一、引言风电场是一种利用风能发电的设施，它在能源产业中起着重要的作用。
为了评估风电场的运营状况和效益，进行后评估项目是必要的。
本文将提供一些建议，以指导风电场后评估项目中的评估指标的选择和建议。
二、评估指标的选择原则在选择风电场后评估项目的评估指标时，应遵循以下原则：1. 可量化性：评估指标应能够通过数据进行量化，以便进行准确的评估和比较。
2. 可比性：评估指标应具有可比性，即不同风电场之间的指标可以进行比较，以便找出优劣之处。
3. 综合性：评估指标应能够综合考虑风电场的经济、环境和社会效益，以全面评估风电场的综合效果。
4. 适合性：评估指标应适合于不同类型和规模的风电场，以满足不同风电场的评估需求。
三、评估指标建议基于以上原则，以下是一些针对风电场后评估项目的评估指标建议：1. 发电效率指标- 装机容量利用小时数：评估风电场的发电效率，计算风机的利用小时数与装机容量之比。
- 发电量指标：评估风电场的发电效益，计算风电场的年发电量与装机容量之比。
2. 经济效益指标- 投资回收期：评估风电场的经济效益，计算投资回收所需的时间。
- 平均发电成本：评估风电场的经济可行性，计算每单位电力的平均发电成本。
- 现金流量指标：评估风电场的现金流量状况，计算现金流入和流出的差额。
3. 环境效益指标- 减少二氧化碳排放量：评估风电场对环境的影响，计算风电场的年减排二氧化碳量。
- 节约标准煤量：评估风电场的能源节约效果，计算风电场年节约的标准煤量。
4. 社会效益指标- 就业机会：评估风电场对就业的促进作用，计算风电场提供的直接和间接就业机会数量。
- 地方税收贡献：评估风电场对地方经济的贡献，计算风电场年度缴纳的税收金额。
以上仅为一些常用的评估指标建议，具体的评估指标选择应根据风电场的实际情况和评估目的进行调整和补充。
四、总结风电场后评估项目的评估指标的选择至关重要，它们能够客观地反映风电场的运营状况和效益。
风电场后评估项目评估指标建议
风电场后评估项目评估指标建议引言概述：随着全球对可再生能源需求的不断增长，风电场的建设和运营成为了一种重要的能源供应方式。
然而，为了确保风电场的可持续发展和运营效率，风电场后评估项目评估指标的制定变得尤为重要。
本文将提供一些建议，以帮助评估风电场后评估项目的关键指标。
一、风电场运行效率评估指标1.1 发电效率：评估风电场的发电效率是评估其运行效果的重要指标。
这可以通过计算风电机组的实际发电量与理论发电量的比值来测量。
高发电效率意味着风电场能够更有效地利用风能发电，提高能源产出。
1.2 可利用率：风电场的可利用率是评估其运行时间的指标。
它可以通过计算风电机组的实际运行时间与总运行时间的比值来衡量。
高可利用率意味着风电场能够更长时间地运行，提高能源供应的可靠性。
1.3 故障率：评估风电场的故障率对于保证其可靠性和稳定性至关重要。
故障率可以通过计算风电机组的故障次数与总运行时间的比值来确定。
低故障率意味着风电机组的可靠性更高，减少了维修和停机时间。
二、风电场经济效益评估指标2.1 投资回收期：评估风电场的经济效益可以通过计算其投资回收期来衡量。
投资回收期是指从投资开始到收回全部投资的时间。
较短的投资回收期意味着风电场的经济效益更好。
2.2 发电成本：评估风电场的发电成本是评估其经济效益的重要指标。
发电成本可以通过计算风电场的总投资与总发电量的比值来确定。
较低的发电成本意味着风电场的经济效益更高。
2.3 利润率：评估风电场的利润率可以帮助判断其经济效益。
利润率可以通过计算风电场的净利润与总投资的比值来确定。
较高的利润率意味着风电场的经济效益更好。
三、风电场环境影响评估指标3.1 噪音污染：评估风电场的噪音污染是评估其环境影响的重要指标。
噪音污染可以通过测量风电机组产生的噪音水平来确定。
较低的噪音污染意味着风电场对周边居民的影响更小。
3.2 鸟类和蝙蝠保护：评估风电场对鸟类和蝙蝠的保护是评估其环境影响的关键指标。
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(1)
式中 P0pz1(i) 、 f0pz1(i) ， Pp*z1(i) 、 fp*z1(i) 分别为“ PZ(i) 中存在非断路器元件故障” 及 “断路器元件与 PZ(i) 外元件均正常工作”的确切概率和增量频率。
PZ(i)、PZ(j )同时停运的状态集包含两个互斥
子集：1）PZ(i)、PZ(j )中均至少有一个非断路器元
1
1.1
保护区模型
保护区 图 1 为某风电场集电系统示意图，将馈线分段
(2)
式中，各确切概率、增量频率变量对应事件如下：
描述，将风电机组及其换流设备、箱变、熔断器等 串联等效为风机元件。
G I G G G G G
P0pz2(i.j )、f0pz2(i.j )对应 PZ(i)、PZ(j )均有非断路器
0
引言
近年来，随着能源危机日益加剧，风能作为一
基金项目：国家自然科学基金项目(51261130471)。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China
(51261130471).
2106
中
国
电
机
工
程
学
报
第 35 卷
第 35 卷 第 9 期 2015 年 5 月 5 日
中
国 电 机 工 程 学 Proceedings of the CSEE
报
Vol.35 No.9 May 5, 2015 ©2015 Chin.Soc.for Elec.Eng. 2105 中图分类号：TM 614
DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.09.001
元件故障； Pp*z2(i.j)、 fp*z2(i.j)对应断路器元件与 PZ(i)、
J G
风机 G G
G G G G
G G G
G
一段馈线 G G G
G G G G G G
G
II G G
0 0 PZ( j ) 外元件均正常工作； P B RE ( i . j ) 、 f B RE ( i . j )
文章编号：0258-8013 (2015) 09-2105-07
考虑集电系统的风电场可靠性评估
王碧阳，王锡凡，王秀丽，邵成成，刘沈全
(电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学)，陕西省 西安市 710049)
Reliability Evaluation of Wind Plant Considering Collector Grid
王碧阳等：考虑集电系统的风电场可靠性评估
G G G G G G G G G G G G 1 2 3 4 5 6
2107
含的各风机的停运表并联 [17] ，得到等值机组停运 表。记等值机组 a 的停运表中输出功率为 k 时的确 切概率和增量频率为 Pa(k)、fa(k)。 2.2 等值机组的条件概率和条件频率 等值机组模型在确定的集电系统状态 xs 下建 立，本文采用条件概率和条件增量频率对其描述。 得到各 I、II 类等值机组停运表后，将 II 类等值机 组分别与相应线路元件串联。II 类等值机组 a 的串 联结果中，出力为 k 的条件概率和条件增量频率记
件故障，断路器元件与 PZ(i)、PZ(j )外元件均正常
工作；2）PZ(i)PZ(j )中至少有一个断路器故障，
PZ(i)、PZ(j )外的元Байду номын сангаас均正常工作。该状态的增量
频率为
0 * 0 * f pz2 (i, j ) Ppz2 (i, j ) f pz2 (i, j ) f pz2 (i, j ) Ppz2 (i, j ) 0 * 0 * PBRE (i, j ) f BRE (i, j ) f BRE (i, j ) PBRE (i , j )
断路器 J 发生爆炸和拒动故障时， J 的故障停运区 域描述为 S(J)PZ(I)PZ(II)。 需说明的是，保护区中不包含风机元件，且分 析时不考虑因箱变出口处熔断器动作时间不满足 导致的集电系统断路器作为后备保护动作的情况。 集电系统的状态实质上是保护区的状态组合。
1）在分析的集电系统故障状态下，将停运的
[18]
型对元件进行可靠性建模。 仅 PZ(i) 停运时，PZ(i) 中的非断路器元件至少 有一个故障， 而其中的断路器与 PZ(i)外元件均正常 工作。该状态的增量频率 fpz1(i)由式(1)计算：
0 * * 0 f pz1 (i ) Ppz1 (i ) f pz1 (i) Ppz1 (i ) f pz1 (i )
WANG Biyang, WANG Xifan, WANG Xiuli, SHAO Chengcheng, LIU Shenquan
(State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment (Xi’an Jiaotong University), Xi’an 710049, Shaanxi Province, China) ABSTRACT: Reliability evaluation of wind plant considering collector grid is the basis of wind plant planning. Nevertheless, few studies on its quantitative calculation are conducted at present. Aiming at problems in existing methods with difficulty in frequency index calculation and inadequate application on closed-loop structure topology, an approach based on protect zone and equivalent generator models was proposed in this paper. The scale of outage state was decreased and the system was simplified equivalently. The system outage tables, probability and frequency indexes were obtained from the total probability formula. The proposed approach had been verified by the case studies on a wind farm project in the northwest of China. In addition, factors which have effect on the reliability of wind plants were analyzed, including the topology, breaker configuration, feeder line capacity, and reliability of elements. KEY WORDS: wind plant; reliability evaluation; collector grid; optimal planning 摘要： 考虑集电系统的风电场可靠性评估是风电场优化规划 的基础， 而当前少有研究对其进行定量计算。 针对现有评估 方法在频率指标计算中的困难和在闭环结构中应用的不足， 提出一种基于保护区和等值风机模型的风电场集电系统可 靠性建模与评估方法。该方法能有效减少系统故障状态数， 对系统进行等效解环、 化简， 通过全概率公式得到系统停运 表与概率、 频率指标。 采用中国西北某实际风电场为例验证 方法的可行性，并分析拓扑结构、开关配置策略、馈线容量 和馈线与断路器可靠性等因素对集电系统可靠性的影响。 关键词：风电场；可靠性计算；集电系统；优化规划
种清洁能源得到大力发展。风电场由风机、集电系 统、升压站组成。集电系统指风机箱变与升压站间 的电气联接部分，包含馈线、断路器和汇流母线等 元件。馈线作为功率输送路径，其类型、容量等因 素是规划中各方案比较的重点[1-3]。 工程中， 集电系 统常见拓扑结构为链型，另有单边环、双边环等多 种变化[4]，其断路器配置策略可分为传统配置、不 完全配置和完全配置 3 种[5]。 我国的风能分布特点决定了风电以大规模集 中接入方式为主，使得集电系统元件随机故障引起 的风电场实际出力与预测值间的差额可能对系统 造成不可忽视的冲击。在海上等特殊环境下，元件 随机故障率大、维修时间长、成本高，故障引起的 损失更显著。因此，集电系统对可靠性的影响在风 电场规划中不容忽视，但少有针对性的研究。现有 研究大多集中在评估风电场对配、输电系统运行及 可靠性的影响方面[6-16]。 可靠性指标可分为两类：概率指标与频率指 标。 前者用于描述系统出力的分布、 期望等概率量， 计算所需的参数较少，方法较为成熟；后者包含频 率、持续时间等随机过程参数，用于刻画系统各状 态的持续时间与转移关系，计算所需参数较多，方 法复杂繁琐。长期的风电场可靠性频率指标受元件 可靠性参数、集电系统拓扑与风能情况的影响，其 中前两项是本文关注的重点。与仅采用概率指标相 比，频率指标通过出力偏离预测值的单位时间发生 次数与平均持续时间能够更完善地描述供电的连 续性。 状态转移法作为一种较早用于计算频率指标 的方法，全面而复杂，在风电场“风机容量小、数
G
对应 PZ(i)PZ(j )中存在断路器元件故障；
* * PB RE(i.j)、fBRE (i.j)对应
PZ(i)PZ(j )外的元件均正
G
常工作。
图1 Fig. 1
保护区模型示意图 Protect zone model