CN105243517A - 一种大型并网光伏电站可靠性评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型并网光伏电站可靠性评估方法，包括光伏电站状态划分、提取评估数据步骤，计算可靠性指标步骤。可靠性指标包括：t时刻输出功率的期望E_OP、t时刻输出功率的方差V_OP、t时刻输出功率的变异系数β、输出功率不足概率POPS、输出功率不足频率FOPS、输出功率不足期望EOPS、输出功率不足持续时间DOPS。若对现有的光伏电站可靠性进行评估，计算数据提取自实时的运行数据。若对计划建设的光伏电站可靠性进行评估，计算数据提取自光伏电站运行状态仿真数据。本发明从光伏电站自身可靠性角度出发评估光伏电站的可靠性,对于现有的光伏电站可靠性评估和检修计划的制定，以及未来光伏电站的设计与建立具重要导向作用。

Description

一种大型并网光伏电站可靠性评估方法

技术领域

本发明涉及一种光伏电站可靠性评估方法，尤其是一种大型并网光伏电站可靠性评估方法，属于光伏发电技术领域。

背景技术

近年来，太阳能光伏发电技术持续快速发展，并网光伏发电的装机容量迅速增长。2013年,全球太阳能光伏新增容量第一次超过了风电新增容量，预计到2020年，我国累计光伏发电装机容量将突破20GW。然而，由于国内光伏项目结构类型众多，并且长期存在抢装现象，导致可靠性水平参差不一，光伏电站故障多效率低已经成为不可忽视的问题。因此建立对于大型并网光伏电站的可靠性评估指标体系，作为评判光伏电站可靠性的依据变得尤为重要。目前国内从负荷角度出发对含有光伏电站的电力系统发电可靠性研究较多，也建立了相对全面的评估指标体系，但是从光伏电站自身可靠性角度出发的评估指标却没有明确的提出过。提出合适的可靠性评估指标对于现有的光伏电站可靠性评估和检修计划的制定，以及未来光伏电站的设计与建立有着导向作用。。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大型并网光伏电站可靠性评估方法。

本发明采用下述技术方案：

一种大型并网光伏电站可靠性评估方法，包括以下步骤：

步骤1：光伏电站状态划分：将所述光伏电站的状态划分为第1至第m状态，m为所述光伏电站的状态数目。

步骤2：提取评估数据：所述评估数据包括：t时刻光伏电站第i次抽样输出功率F_OP[x_i(t)]，

步骤3：计算可靠性指标：所述可靠性指标包括：t时刻输出功率的期望E_OP、t时刻输出功率的方差V_OP、t时刻输出功率的变异系数β、输出功率不足概率POPS、输出功率不足频率FOPS、输出功率不足期望EOPS、输出功率不足持续时间DOPS。

所述评估数据取自光伏电站运行状态仿真数据，所述光伏电站的状态为仿真前对光伏电站定义的不同运行状态；

所述输出功率的期望E_OP的计算方法为：

$E_{OP}\left(t\right)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{F}_{OP}\[x_i\left(t\right)\]---\left(1\right)$

其中，t为仿真时刻，x_i(t)为t时刻第i次仿真的状态，F_OP[x_i(t)]为t仿真时刻第i次仿真的状态下的光伏电站输出功率，N为t仿真时刻的仿真次数；

所述t仿真时刻输出功率的方差V_OP的计算方法为：

$V_{OP}\left(t\right)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{\{F_{OP}\[x_i\left(t\right)\]-E_{OP}\left(t\right)\}}^2---\left(2\right)$

t仿真时刻输出功率的变异系数β的计算方法为：

$\mathrm{\β}\left(t\right)=\frac{\sqrt{V_{OP}\left(t\right)}}{E_{OP}\left(t\right)}---\left(3\right)$

所述输出功率不足概率POPS表示由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的可能性，其计算方法为：

$POPS=\frac{M_{OP<C}}{N_{sum}}---\left(4\right)$

其中，M_OP<C为光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的次数，N_sum为仿真的总次数；

所述输出功率不足频率FOPS表示每年由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足调度需求的次数，它的单位是次/年，计算方法为：

$FOPS=\frac{M_{OP<C}}{NY}---\left(5\right)$

其中，NY为仿真模拟的抽样年数

所述输出功率不足期望EOPS表示每年由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的发电量，它的单位是兆瓦/年，计算方法为：

$EOPS=\frac{\underset{x\&Element;I}{\&Sigma;}\&lsqb;C-F_{OP}\left(x\right)\&rsqb;}{NY}---\left(6\right)$

其中，I为光伏电站输出功率不足调度需求的状态集合；

所述输出功率不足持续时间DOPS表示由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足调度C需求的总时间，它的单位是小时，其计算方法为：

DOPS＝Δh·M_OP＜C(7)其中，Δh为仿真步长。

所述仿真步长Δh取1小时。

所述评估数据取自光伏电站实时运行数据，所述光伏电站的状态为评估前对光伏电站定义的不同运行状态；

所述输出功率的期望E_OP的计算方法为：

$E_{OP}\left(t\right)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{F}_{OP}\&lsqb;x_i\left(t\right)\&rsqb;---\left(8\right)$

其中，t为评估时刻，x_i(t)为t评估时刻第i次抽样测量的状态，F_OP[x_i(t)]为t时刻第i次抽样测量的状态下的光伏电站输出功率，N为t评估时刻的抽样测量次数；

所述t评估时刻输出功率的方差V_OP的计算方法为：

$V_{OP}\left(t\right)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{\{F_{OP}\&lsqb;x_i\left(t\right)\&rsqb;-E_{OP}\left(t\right)\}}^2---\left(9\right)$

所述t评估时刻输出功率的变异系数β的计算方法为：

$\mathrm{\&beta;}\left(t\right)=\frac{\sqrt{V_{OP}\left(t\right)}}{E_{OP}\left(t\right)}---\left(10\right)$

所述输出功率不足概率POPS表示由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的可能性，其计算方法为：

$POPS=\frac{M_{OP<C}}{N_{sum}}---\left(11\right)$

其中，M_OP<C为光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的次数，N_sum为评估的总时长；

所述输出功率不足频率FOPS表示每年由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足调度需求的次数，它的单位是次/年，计算方法为：

$FOPS=\frac{M_{OP<C}}{NY}---\left(12\right)$

其中，NY为实际的评估年数；

所述输出功率不足期望EOPS表示每年由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的发电量，它的单位是兆瓦/年，计算方法为：

$EOPS=\frac{\underset{x\&Element;I}{\&Sigma;}\&lsqb;C-F_{OP}\left(x\right)\&rsqb;}{NY}---\left(13\right)$

其中，I为光伏电站输出功率不足调度需求的状态集合；

所述输出功率不足持续时间DOPS表示由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足调度C需求的总时间，它的单位是小时，其计算方法为：

DOPS＝Δh·M_OP＜C(14)其中，Δh为评估时间尺度。

所述评估时间尺度Δh取1小时。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明从光伏电站自身可靠性角度出发评估光伏电站的可靠性,对于现有的光伏电站可靠性评估和检修计划的制定，以及未来光伏电站的设计与建立具重要导向作用。

2、本发明既可以对现有的光伏电站可靠性进行评估，又可以对未来计划建设的光伏电站可靠性进行评估。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

一种大型并网光伏电站可靠性评估方法，包括以下步骤：

步骤1：光伏电站状态划分：将所述光伏电站的状态划分为第1至第m状态，m为所述光伏电站的状态数目。

步骤2：提取评估数据：所述评估数据包括：t时刻光伏电站第i次抽样输出功率F_OP[x_i(t)]，

步骤3：计算可靠性指标：所述可靠性指标包括：t时刻输出功率的期望E_OP、t时刻输出功率的方差V_OP、t时刻输出功率的变异系数β、输出功率不足概率POPS、输出功率不足频率FOPS、输出功率不足期望EOPS、输出功率不足持续时间DOPS。

所述评估数据取自光伏电站运行状态仿真数据，所述光伏电站的状态为仿真前对光伏电站定义的不同运行状态；

所述输出功率的期望E_OP的计算方法为：

$E_{OP}\left(t\right)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{F}_{OP}\&lsqb;x_i\left(t\right)\&rsqb;---\left(1\right)$

其中，t为仿真时刻，x_i(t)为t时刻第i次仿真的状态，F_OP[x_i(t)]为t仿真时刻第i次仿真的状态下的光伏电站输出功率，N为t仿真时刻的仿真次数；

所述t仿真时刻输出功率的方差V_OP的计算方法为：

$V_{OP}\left(t\right)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{\{F_{OP}\&lsqb;x_i\left(t\right)\&rsqb;-E_{OP}\left(t\right)\}}^2---\left(2\right)$

t仿真时刻输出功率的变异系数β的计算方法为：

$\mathrm{\&beta;}\left(t\right)=\frac{\sqrt{V_{OP}\left(t\right)}}{E_{OP}\left(t\right)}---\left(3\right)$

所述输出功率不足概率POPS表示由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的可能性，其计算方法为：

$POPS=\frac{M_{OP<C}}{N_{sum}}---\left(4\right)$

其中，M_OP<C为光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的次数，N_sum为仿真的总次数；

所述输出功率不足频率FOPS表示每年由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足调度需求的次数，它的单位是次/年，计算方法为：

$FOPS=\frac{M_{OP<C}}{NY}---\left(5\right)$

其中，NY为仿真模拟的抽样年数

所述输出功率不足期望EOPS表示每年由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的发电量，它的单位是兆瓦/年，计算方法为：

$EOPS=\frac{\underset{x\&Element;I}{\&Sigma;}\&lsqb;C-F_{OP}\left(x\right)\&rsqb;}{NY}---\left(6\right)$

其中，I为光伏电站输出功率不足调度需求的状态集合；

所述输出功率不足持续时间DOPS表示由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足调度C需求的总时间，它的单位是小时，其计算方法为：

DOPS＝Δh·M_OP＜C(7)其中，Δh为仿真步长。

所述仿真步长Δh取1小时。

实施例2：

与实施例1的区别在于，所述评估数据取自光伏电站实时运行数据，所述光伏电站的状态为评估前对光伏电站定义的不同运行状态；

所述输出功率的期望E_OP的计算方法为：

$E_{OP}\left(t\right)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{F}_{OP}\&lsqb;x_i\left(t\right)\&rsqb;---\left(8\right)$

其中，t为评估时刻，x_i(t)为t评估时刻第i次抽样测量的状态，F_OP[x_i(t)]为t时刻第i次抽样测量的状态下的光伏电站输出功率，N为t评估时刻的抽样测量次数；

所述t评估时刻输出功率的方差V_OP的计算方法为：

$V_{OP}\left(t\right)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{\{F_{OP}\&lsqb;x_i\left(t\right)\&rsqb;-E_{OP}\left(t\right)\}}^2---\left(9\right)$

所述t评估时刻输出功率的变异系数β的计算方法为：

$\mathrm{\&beta;}\left(t\right)=\frac{\sqrt{V_{OP}}}{E_{OP}\left(t\right)}---\left(10\right)$

所述输出功率不足概率POPS表示由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的可能性，其计算方法为：

$POPS=\frac{M_{OP<C}}{N_{sum}}---\left(11\right)$

其中，M_OP<C为光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的次数，N_sum为评估的总时长；

所述输出功率不足频率FOPS表示每年由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足调度需求的次数，它的单位是次/年，计算方法为：

$FOPS=\frac{M_{OP<C}}{NY}---\left(12\right)$

其中，NY为实际的评估年数；

所述输出功率不足期望EOPS表示每年由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的发电量，它的单位是兆瓦/年，计算方法为：

$EOPS=\frac{\underset{x\&Element;I}{\&Sigma;}\&lsqb;C-F_{OP}\left(x\right)\&rsqb;}{NY}---\left(13\right)$

其中，I为光伏电站输出功率不足调度需求的状态集合；

所述输出功率不足持续时间DOPS表示由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足调度C需求的总时间，它的单位是小时，其计算方法为：

DOPS＝Δh·M_OP＜C(14)

其中，Δh为评估时间尺度。

所述评估时间尺度Δh取1小时。

Claims (4)

1.一种大型并网光伏电站可靠性评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：光伏电站状态划分：将所述光伏电站的状态划分为第1至第m状态，m为所述光伏电站的状态数目。

步骤2：提取评估数据：所述评估数据包括：t时刻光伏电站第i次抽样输出功率F_OP[x_i(t)]，

步骤3：计算可靠性指标：所述可靠性指标包括：t时刻输出功率的期望E_OP、t时刻输出功率的方差V_OP、t时刻输出功率的变异系数β、输出功率不足概率POPS、输出功率不足频率FOPS、输出功率不足期望EOPS、输出功率不足持续时间DOPS。

2.根据权利要求1所述的大型并网光伏电站可靠性评估方法，其特征在于：

所述评估数据取自光伏电站运行状态仿真数据，所述光伏电站的状态为仿真前对光伏电站定义的不同运行状态；

所述输出功率的期望E_OP的计算方法为：

$E_{OP}\left(t\right)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{F}_{OP}\&lsqb;x_i\left(t\right)\&rsqb;---\left(1\right)$

其中，t为仿真时刻，x_i(t)为t时刻第i次仿真的状态，F_OP[x_i(t)]为t仿真时刻第i次仿真的状态下的光伏电站输出功率，N为t仿真时刻的仿真次数；

所述t仿真时刻输出功率的方差V_OP的计算方法为：

$V_{OP}\left(t\right)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{\{F_{OP}\&lsqb;x_i\left(t\right)\&rsqb;-E_{OP}\left(t\right)\}}^2---\left(2\right)$

t仿真时刻输出功率的变异系数β的计算方法为：

$\mathrm{\&beta;}\left(t\right)=\frac{\sqrt{V_{OP}\left(t\right)}}{E_{OP}\left(t\right)}---\left(3\right)$

所述输出功率不足概率POPS表示由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的可能性，其计算方法为：

$POPS=\frac{M_{OP<C}}{N_{sum}}---\left(4\right)$

其中，M_OP<C为光伏电站输出功率不足导致电网调度C需求的次数，N_sum为仿真的总次数；

所述输出功率不足频率FOPS表示每年由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足调度需求的次数，它的单位是次/年，计算方法为：

$FOPS=\frac{M_{OP<C}}{NY}---\left(5\right)$

其中，NY为仿真模拟的抽样年数

所述输出功率不足期望EOPS表示每年由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的发电量，它的单位是兆瓦/年，计算方法为：

$EOPS=\frac{\underset{x\&Element;I}{\&Sigma;}\&lsqb;C-F_{OP}\left(x\right)\&rsqb;}{NY}---\left(6\right)$

其中，I为光伏电站输出功率不满足调度需求的状态集合；

所述输出功率不足持续时间DOPS表示由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足调度C需求的总时间，它的单位是小时，其计算方法为：

DOPS＝Δh·M_OP＜C(7)

其中，Δh为仿真步长。

3.根据权利要求2所述的大型并网光伏电站可靠性评估方法，其特征在于：所述仿真步长Δh取1小时。

4.根据权利要求1所述的大型并网光伏电站可靠性评估方法，其特征在于：

所述评估数据取自光伏电站实时运行数据，所述光伏电站的状态为评估前对光伏电站定义的不同运行状态；

所述输出功率的期望E_OP的计算方法为：

$E_{OP}\left(t\right)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{F}_{OP}\&lsqb;x_i\left(t\right)\&rsqb;---\left(8\right)$

其中，t为评估时刻，x_i(t)为t评估时刻第i次抽样测量的状态，F_OP[x_i(t)]为t时刻第i次抽样测量的状态下的光伏电站输出功率，N为t评估时刻的抽样测量次数；

所述t评估时刻输出功率的方差V_OP的计算方法为：

$V_{OP}\left(t\right)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{\{F_{OP}\&lsqb;x_i\left(t\right)\&rsqb;-E_{OP}\left(t\right)\}}^2---\left(9\right)$

所述t评估时刻输出功率的变异系数β的计算方法为：

$\mathrm{\&beta;}\left(t\right)=\frac{\sqrt{V_{OP}\left(t\right)}}{E_{OP}\left(t\right)}---\left(10\right)$

所述输出功率不足概率POPS表示由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的可能性，其计算方法为：

$POPS=\frac{M_{OP<C}}{N_{sum}}---\left(11\right)$

其中，M_OP<C为光伏电站输出功率不足导致电网调度C需求的次数，N_sum为评估的总时长；

所述输出功率不足频率FOPS表示每年由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足调度需求的次数，它的单位是次/年，计算方法为：

$FOPS=\frac{M_{OP<C}}{NY}---\left(12\right)$

其中，NY为实际的评估年数；

所述输出功率不足期望EOPS表示每年由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足电网调度C需求的发电量，它的单位是兆瓦/年，计算方法为：

$EOPS=\frac{\underset{x\&Element;I}{\&Sigma;}\&lsqb;C-F_{OP}\left(x\right)\&rsqb;}{NY}---\left(13\right)$

其中，I为光伏电站输出功率不足调度需求的状态集合；

所述输出功率不足持续时间DOPS表示由于故障减额导致光伏电站输出功率不满足调度C需求的总时间，它的单位是小时，其计算方法为：

DOPS＝Δh·M_OP＜C(14)

其中，Δh为评估时间尺度。

所述评估时间尺度Δh取1小时。