《基於VSC-HVDC的海上風電場併網系統機率風險評估模型及套用》是依託重慶大學，由胡博擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於VSC-HVDC的海上風電場併網系統機率風險評估模型及套用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：胡博
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目通過電力系統、最佳化理論、可靠性理論和氣象學等多學科的交叉，從探尋海上風電場的VSC-HVDC併網系統風險評估理論入手，根據VSC-HVDC的運行控制特性、風電出力的間歇性、海上惡劣天氣因素等，建立海上風電場VSC-HVDC併網系統的可靠性評估指標體系（如等值有功功率、無功調節度、風電場和併網系統的協調度等）和三層遞階可靠性評估模型。根據計入因素不同，該模型可分別用於：VSC-HVDC系統本身、基於VSC-HVDC的陸上風電場併網系統、基於VSC-HVDC的海上風電場併網系統可靠性評估，開拓了VSC-HVDC系統可靠性分析的新途徑。結合VSC-HVDC對大電網的可靠性貢獻，計及設備的投資、安裝、運行維護等費用建立海上風電場VSC-HVDC併網系統設備選型和併網拓撲的統一最佳化模型，提高電網可靠性、減少停電損失，為VSC-HVDC併網系統的規劃、運行和改造提供新的分析方法和量化決策依據。
結題摘要
由於海上風電場具有不占用寶貴的土地資源、基本不受地形地貌影響、風能資源豐富以及單機容量大和利用小時數高等特點，大規模近海風電場的開發已成為國際上風能利用的大趨勢。由於風電場出力的間歇性、VSC-HVDC 運行控制的靈活性，致使 VSC-HVDC 系統可靠性評估、運行控制、調度和調峰等方面都需要深入研究。本項目主要針對海上風電場的VSC-HVDC 併網系統機率風險評估模型及套用等開展研究，主要研究內容及取得的主要研究成果如下： 建立了基於解析法的風電場多狀態Markov模型：首先結合風速ARMA模型和風電轉換特性，確定單颱風機出力序列；然後採用K-均值聚類法對風機出力進行狀態劃分，根據風速之間以及風機狀態之間的轉移關係，建立單颱風機的Markov模型；最後組合多颱風機並對風電場的輸出功率進行聚類，基於邊界牆原理確定各狀態之間的轉移率，建立了風電場的7狀態Markov模型。 在深入研究VSC-HVDC系統主要元件及其故障後果的基礎上，建立了聯接變壓器、換流器等元件的Markov模型。根據元件故障對系統狀態轉移的影響，通過模型組合建立了計及STATCOM狀態和風電場出力間歇性的VSC-HVDC系統統一Markov模型。 提出了一種將Markov法和Monte Carlo法相結合的多端VSC-HVDC併網系統可靠性評估的混合法。首先根據多端VSC-HVDC系統的接線特點和各組成元件的功能將併網系統劃分為不同的子系統，包括風電場子系統、整流端子系統、逆變端子系統等，分別建立各子系統的Markov模型；然後基於時序Monte Carlo法計算系統可靠性指標。另外，為了刻畫風電場出力間歇性對VSC-HVDC併網系統可靠性的影響以及VSC-HVDC系統的無功補償能力，建立了多端VSC-HVDC併網系統可靠性評估指標體系。 基於成本效益分析原理，綜合VSC-HVDC系統的可靠性和經濟性，研究了VSC-HVDC系統設備最優選型模型及算法。該模型屬於離散非線性最佳化模型，基於遺傳算法給出了模型的求解算法，為改善算法的收斂性和計算速度，遺傳算法中採用了整數編碼、自適應交叉率和變異率以及保留最優個體等技術。
