源的国家，不但面临着常规能源枯竭的问题，而且由于化石能源的大量使用，直接向大气中排放温室气体和气溶胶等引起了全球气候变暖和日益严重的环境污染问题，对自然生态系统社会经济和人体健康均构成了严重威胁。开发利用新能源已经成为世界能源可持续发展战略重要组成部分。当前，风力发电是可再生能源开发利用中技术最成熟最具开发规模和商业化发展前景的发电形式，由于其在减轻环境污染调整能源结构促进可持续发展等方面的突出作用，风力发电是本世纪重要的绿色能源，是化石能源发电的重要替代能源之。此外，风电和火电水电及核电相比，建设周期短见效快，建设个大型风电场只需要不到年的时间，因此风电直是世界是增长最快的清洁能源具有良好的发展前景。到年底，世界风力发电的装机容量已经超过了亿千瓦，年均增长率高达。根据欧洲风能协会和绿色和平组织等有关国际机构预计，到年风力发电将占世界电力供应总量的。近年来在国家政策的扶持下，我国风电产业发展势头迅猛。数据显示，年我国新增风电装机容量万瓦，总装机容量累计达到万千瓦，成为继美国德国西班牙之后世界第四的风电大国。风电设备制造厂商也由年的多家发展到年的多家，增长了倍还多。按照年新能源产业振兴规划草案，力争用十多年时间，在河北内蒙古甘肃江苏吉林等地形成几个上千万千瓦级的风电基地，争取实现到年风电装机规模亿千瓦左右。这拟法都服从波动收敛的规律，因此要选择定的标准作为收敛的判据，两者都可以使用方差系数作为终止抽样的判据。序贯模特卡罗模拟和非序贯模特卡罗模拟各有优点，在实际使用时应根据情况具体选择。风电并网对系统可靠性影响山东农业大学毕业论文基于蒙特卡罗方法的风电并网对电力系统可靠性的影响院部机械与电子工程学院专业班级电气班届次届学生姓名邵文强学号指导教师宋成宝二О五年六月日装订线目录摘要绪论课题研究的背景和意义国内外风电发展现状国外风电发展现状国内风电发展现状风速预测模型概率抽样法时间序列法风电机组转换模型风电机组出力特性曲线风电转换模型基于模特卡罗方法的电力系统可靠性评估电力系统可靠性评估指标电力系统可靠性评估基本流程状态枚举法的基本思想蒙特卡罗法基本思想非序贯蒙特卡罗模拟法序贯蒙特卡罗模拟法风电并网对系统可靠性影响引言含风电场的电力系统可靠性评估发电系统可靠性模型负荷模型含风电场的发电系统可靠性评估计算流程算例分析结论与展望全文总结研究工作展望参考文献致谢，基于蒙特卡罗方法的风电并网对电力系统可靠性的影响邵文强山东农业大学机械与电子工程学院泰安摘要风力发电是世纪重要的绿色能源，也是非可再生能源最重要的替代能源之。然而，风能具有较强的随机性和波动性，使得接入电网的风电穿透功率呈现剧烈的波动特性。大量风电并网对电力系统的安全稳定运行带来了挑战，其影响也越来越广泛和复杂，开展风电并网带来的系列技术问题的相关研究非常重要和迫切。全文主要内容可总结为首先，介绍了风电机组模型。简单给出了两种风速预测方法，分别为随机数模拟法和时间序列法。然后，介绍基于蒙特卡罗方法建立了含风电场的电力系统可靠性评估模型。最后通过改变风电并网的条件，观察大规模风力发电并网对系统可靠性的影响。关键词电力系统风电并网蒙特卡罗方法可靠性评估精度在定范围内的关键在于能够选择恰当的收敛判据，般情况下，常常使用方差系数作为终止抽样的判据。在电力系统可靠性中，不同的可靠性指标有着不同的收敛速率，计算经验表明期望缺供电量的方差系数收敛速率最慢，因此在研究多个指标时，可以使用该指标作为收敛判据。另种终止抽样的判据是预先设定的最大抽样数。在非序贯蒙特卡罗模拟过程中，抽样过程的输入数据仅仅需要元件的失效概率即可。这个特点使我们能够容易地同时模拟老化失效引起的和可修复失效引起的不可用率。该模拟过程较为简单，为元件产生两个相互独立的随机数，个用来模拟该元件由于老化失效引起的不可用率，另个随机数用来模拟可修复失效引起的不可用率。状态抽样法与状态枚举法相比较，更加适用于拥有较高元件失效概率或者规模较大的系统的可靠性评估。在上述两种情况之下，状态枚举法为了达到相同的精度，需要花费更多的计算时间。同样，非序贯蒙特卡罗模拟法与状态枚举法相似，不能够把与时间相关事件的时序信息包括进去，因此计算所得的平均失效持续时间和系统失效频率均为近似估计。非序贯蒙特卡罗法可采用减小方差的技巧来提高计算效率，由概率论可知，系统可靠性指标￡可由下式估算式中为系统状态抽样的次数，为第次抽样的系统状态为系统的可靠性函数，表示在系统处于状态时的可靠性指标值。要使得到的系统状态相互独立，只需产生在区间，之间均勾分布的随机数。非序贯蒙特卡罗模拟法以可靠性指标方差系数的大小作为可靠性指标的可信程度的度量。可靠性指标的方差系数可以写作式中为方差算子为可靠性指标的个无偏估计量。的个无偏估计量可以由下式得到可靠性指标方差系数为由于期望缺供电量的方差系数收敛速率最慢，因此可以采用的方差系数大小作为可靠性指标的收敛判据。采用原始蒙特卡罗法对系统充裕度进行评估的流程至关重要的步，其基础为生成在区间，之间均匀分布的随机数。序贯蒙特卡罗模拟和非序贯蒙特卡罗法样，同样也是个波动的收敛过程，应当使用适当的收敛判据作为终止抽样的依据。与非序贯蒙特卡罗模拟不同的是，序贯蒙特卡罗模拟中的样本数为抽样年数，而不是抽取的系统状态数。序贯蒙特卡罗法的主要优点是能精确地评估频率和持续时间指标，能灵活地模拟状态持续时间的任何分布，以及具有计算系统风险指标的统计概率分布的能力。这些却是状态枚举法或非序贯模拟法的弱点。较之非序贯蒙特卡罗模拟法，序贯蒙特卡罗法需要更多的时间和存储空间。此外，它还需要与所有元件状态持续时间分布有关的参数。即使在指数分布假设下，也需要每元件所有可能状态之间的转移率。在有些情况下，特别是对于多状态元件模型，可能难以获得所需要的全部输入数据。序贯模拟法是基于时序的概念，因而不能用于不具有时序特征情况的模拟。例如，如果研究的时段是个月，譬如九月，则模拟多个九月组成的序列是不正确的，因为按时序，个九月跟随的并不是另个九月。不可能用序贯蒙特卡罗模拟法来模拟由老化失效引起的不可用率模型，这是因为己经假定老化失效是寿命的终止，因而没有失效频率和修复时间的概念而序贯模拟法是基于包含许多次的失效和修复的转移过程。可是，序贯蒙特卡罗模拟法可用于模拟老化失效和元件更换交替转移的情形。必须强调的是，后种情况完全不同于老化失效的不可用率模型，这种模型仅考虑老化失效，而不考虑更换元件。从概念上，更换不同于修复。本章介绍了电力系统可靠性评估的主要概念。电力系统的可靠性可以通过电力系统的可靠性指标来体现，而可靠性评估的主要手段就是通过评估方法来计算电力系统的可靠性指标，通过可靠性指标来分析电力系统的可靠性。可靠性评估的概念和方法具有普遍的意义，因此也可用于别的工程系统的可靠性评估。电力系统可靠性评估的主要方法有解析法和模拟法，解析法般以状态枚举法作为基础，而模拟法般采用元件状态抽样的方法，主要使用蒙特卡罗模拟法。蒙特卡罗模拟方法根据模拟方式的不同又可以分为序贯抽样法和非序贯抽样法，序贯蒙特卡罗模拟法和非序贯蒙特卡罗模如下。输入系统元件主要参数如平均故障频率平均修复时间等初始化抽样次数设定终止抽样次数和方差指标。建立元件的停运模型。在区间，之间生成个均匀分布且相互独立的随机数，可得到系统状态并计算可靠性函数。通过式累加系统可靠性指标，由式可得到的方差系数。判断是否有或，若是则结束程序并输出可靠性指标否则转入步骤。序贯蒙特卡罗模拟法序贯蒙特卡罗模拟法，顾名思义，指在个时间跨度上按照时间的先后顺序进行的模拟，其中建立虚拟系统状态转移循环过程常用状态持续时间抽样法。下面介绍状态持续时间抽样法的流程。状态持续时间抽样基于对元件状态持续时间的概率分布进行抽样，基本步骤如下第步设定元件的初始状态，通常假定所有元件在开始时都处于正常运行的状态。第步设定状态持续时间的概率分布，对元件处于当前状态的持续时间进行抽样。下面给出呈指数分布的状态持续时间的概率抽样值式中，为对应元件在区间，之间均匀分布的随机数。若当前处于停运状态，则是第个元件的修复率若当前处于运行状态，则是第个元件的失效率。第步在所抽样时间内般以年为单位重复第步，并且记录所有元件的状态持续时间的过程，由此得到给定时间