Wind speed correlation and wind turbine generator (WTG) outage are two factors affecting the reliability model of wind farms, but they are not addressed simultaneously in the existing literature. Meanwhile, WTG outage is reported to be dependent with wind speed to some extent. Therefore, the extended reliability models of wind farms incorporating both of these two factors and the dependency between WTG outage and wind speed are proposed in this paper. To consider the uncertainties and dependencies of wind speed and WTG failure, Copula method is applied to simulate correlated random variables representing for wind speed and the number of failed WTG units. Moreover, the linear apportioning technique is used to create multistate reliability models of wind farms from hourly wind power models. A number of sensitivity analyses on the modified IEEE RTS with wind power are conducted to validate the proposed reliability models for generation adequacy assessment. Case studies show that the generation adequacy indices increase with the correlation of wind speed and WTG forced outage rate (FOR). It is meaningful to point out that the effect of dependency between wind speed and WTG FOR on generation adequacy is minimal when WTG outages are independent, but it will be substantially larger when WTG outages are highly dependent. The proposed multistate reliability models of wind farms provide foundation for the reliability assessment of power systems with wind power integrated

چکیده

یکنواختی سرعت باد و خروج ژنراتور توربین بادی (WTG) دو فاکتوری هستند که روی مدل قابلیت اطمینان مزرعه بادی اثر می گذارند، اما به صورت هم زمان در هیچ تحقیقی به این موضوع اشاره نشده است. ضمناً خروج WTG در برخی از تحقیقات به صورت مستقل از سرعت باد در نظر گرفته شده است. بنابراین، مدل های قابلیت اطمینان برای مزرعه های بادی با در نظر گرفتن هر دوی این فاکتورها و وابستگی بین سرعت باد و خروج WTG در این مقاله پیشنهاد شده است. به منظور در نظر گرفتن عدم قطعیت ها و وابستگی های سرعت باد و خروج WTG، روش کاپولا با هدف شبیه سازی متغیرهای تصادفی وابسته مربوط به سرعت باد و تعداد واحدهای WTG خارج شده از مدار، استفاده شده است. علاوه بر این، روش تخصیص خطی برای ساخت مدل های قابلیت اطمینان چندحالته برای مزرعه های بادی از روی مدل های نیروی باد به صورت ساعتی، مورد استفاده قرار گرفته است. یک سری تحلیل حساسیت نیز روی شبکه RTS IEEE اصلاح شده بر اساس سرعت باد صورت گرفته است که هدف از آن، ارزیابی مدل های قابلیت اطمینان پیشنهادی برای تشخیص قابلیت های تولید واحد بادی است. مطالعات موردی نشان می دهد که شاخص های قابلیت تولید با ترکیب سرعت باد و درصد خروج اجباری واحد WTG (FOR)، افزایش خواهد یافت. لازم به ذکر است که اثر وابستگی بین سرعت باد و FOR ژنراتور بادی روی قابلیت تولید، وقتی خروج WTG به صورت مستقل در نظر گرفته شود، به حداقل خواهد رسید. اما همین پارامتر وقتی خروج‌های WTG کاملاً وابسته در نظر گرفته شوند، زیادتر خواهد شد. مدل های قابلیت اطمینان چندحالته پیشنهادی برای مزرعه های بادی، روشی برای ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم های قدرتی است که با نیروی باد عمل می کنند.

1-مقدمه

اثرات محیطی مربوط به گازهای گلخانه ای و سیاست های اخیر اتخاذ شده در موضوع انرژی، توسعه مزارع بادی را به عنوان جایگزین مناسبی برای روش های سنتی تولید برق، تسریع کرده اند. ماهیت متغیر و تناوبی بودن سرعت باد سبب می شود که توان خروجی مزارع بادی کاملاً تصادفی بوده و با واحدهای تولیدی متداول، از این نظر متفاوت باشد. به همین دلیل ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم های قدرت با نیروی باد، توجه زیادی را از سوی محققین و مهندسین سیستم قدرت هم از لحاظ برنامه ریزی و هم از لحاظ عملکرد، به خود جلب نموده است...