風電轉換系統(tǒng)可靠性評估及其薄弱環(huán)節(jié)辨識.pdf

1、在能源危機與環(huán)境保護的雙重壓力下，風電大規(guī)模開發(fā)利用已成為世界各國改變能源結構的重要措施。近年來，世界各國風電裝機規(guī)模不斷增加，風電轉換系統(tǒng)額定容量不斷增大。特別地，我國連續(xù)多年保持高增長率，風電裝機容量已居世界首位。在風電轉換系統(tǒng)的設計開發(fā)、維護維修、風電場規(guī)劃、電力系統(tǒng)運行管理等活動中，可靠性的影響越來越突出，開展風電轉換系統(tǒng)可靠性相關問題的研究具有重要意義。
　　本文結合國家自然基金項目“風電場可靠性評估的概率模型及其應用”

2、（51077135），進行了風電轉換系統(tǒng)可靠性的研究和探索，重點研究了風速對變流器可靠性的影響、風速與氣溫對風電變壓器絕緣壽命評估和容量選擇的影響、多發(fā)電機及變流器模塊并聯(lián)結構對風電轉換系統(tǒng)可靠性的影響、風電轉換系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)辨識方法等相關問題。
　　基于風速隨機變化對風電轉換系統(tǒng)變流器運行功率、輸入電壓、功率損耗等相關參數(shù)的影響，建立變流器元件故障率的風速影響模型；進而結合變流器的拓撲結構和故障機理，基于變流器多狀態(tài)概率模型，建立

3、了風電轉換系統(tǒng)變流器及其子系統(tǒng)（機側變換器、直流環(huán)節(jié)、網側變換器等）可靠性的風速影響模型。分析了風速、風機參數(shù)（切入風速、額定風速和切除風速）對風電轉換系統(tǒng)變流器可靠性的影響。算例表明：風速和風機參數(shù)中的額定風速對風電轉換系統(tǒng)變流器的可靠性有較大影響，風速與變流器故障率之間的關系曲線和風電轉換系統(tǒng)輸出功率特性曲線的形狀類似；另外，變流器可靠性也具有季節(jié)性變化的特征。
　　風電場中變壓器運行狀態(tài)受風速和氣溫影響，變壓器負載率隨風速變

4、化而變化?；贗EEE變壓器老化模型，建立了計及風速和氣溫的風電場中變壓器絕緣老化評估模型；以此為基礎，計及變壓器油溫、繞組溫度、最大負荷系數(shù)等運行條件約束，以全壽命周期成本最低為目標函數(shù)，建立了風電場中變壓器額定容量優(yōu)化模型。分析了儲能裝置對風電場中變壓器絕緣壽命和容量配置的影響。算例表明：變壓器絕緣老化水平與風速相關；經過優(yōu)化，風電場中，變壓器額定容量可極大降低；另外，驗證了風電場中變壓器額定容量與其全壽命周期成本是正相關關系，即風

5、電場中滿足技術約束的最小容量的變壓器即是經濟上最優(yōu)的變壓器。
　　根據(jù)現(xiàn)有多發(fā)電機或變流器模塊并聯(lián)的風電轉換系統(tǒng)新型結構，提出風電轉換系統(tǒng)年度期望風能損失等新的可靠性指標，建立計及風速的可靠性計算解析模型。分析了不同結構對風電轉換系統(tǒng)可靠性的影響。算例表明：兩種結構改善風電轉換系統(tǒng)可靠性的本質不同。
　　基于系統(tǒng)不可靠度由故障元件承擔責任和比例分攤的原則，建立了風電轉換系統(tǒng)可靠性跟蹤模型，以量化風電轉換系統(tǒng)各組件對系統(tǒng)可靠性