專(zhuān)利名稱(chēng)：一種含雙饋風(fēng)電機(jī)組的大型風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力仿真建模領(lǐng)域，具體涉及一種含雙饋風(fēng)電機(jī)組的大型風(fēng)電場(chǎng)集中接入電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)等值方 法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電得到迅猛發(fā)展。隨著越來(lái)越多的大型風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)始接入電網(wǎng)，必須對(duì)大型風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)所帶來(lái)的影響開(kāi)展深入研究。風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)電機(jī)組數(shù)目眾多，如果對(duì)每臺(tái)機(jī)組分別進(jìn)行詳細(xì)建模，則微分方程的個(gè)數(shù)將會(huì)顯著增加，仿真時(shí)間就會(huì)過(guò)長(zhǎng)；而對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)等值可顯著減少模型的階數(shù)和仿真時(shí)間，同時(shí)能夠正確反映風(fēng)電場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響。文獻(xiàn)一《一種大規(guī)模風(fēng)電集中接入電網(wǎng)的風(fēng)電場(chǎng)等值建模方法》(專(zhuān)利申請(qǐng)公布號(hào)CN 101882167 Α)提出了適合鼠籠式異步風(fēng)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)等值方法；與鼠籠式異步風(fēng)電機(jī)組相比，雙饋風(fēng)電機(jī)組具有顯著的優(yōu)良特性，如有功功率和無(wú)功功率的解耦控制等，從而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用；本文主要研究雙饋風(fēng)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)等值問(wèn)題。最常用的等值方法是將輸入風(fēng)速相近的風(fēng)機(jī)等值在一起；但是在實(shí)現(xiàn)該方法時(shí)必須解決兩個(gè)問(wèn)題其一是如何對(duì)輸入風(fēng)速的相近性進(jìn)行量化；其二是如何計(jì)算輸入等值機(jī)的輸入風(fēng)速。文獻(xiàn)二《Equivalent Models of Wind Farms by Using Aggregated Wind Turbines and Equivalent Winds》 (Engergy Conversion and Management 2009 年 3 月號(hào)第 50 卷第 3 期第 691 頁(yè))提出通過(guò)等值風(fēng)速法來(lái)解決這兩個(gè)問(wèn)題將所有風(fēng)機(jī)等值為一臺(tái)機(jī)，從而避免了風(fēng)速的劃分問(wèn)題，并通過(guò)風(fēng)機(jī)的風(fēng)功率曲線計(jì)算出輸入等值機(jī)的等值風(fēng)速。文獻(xiàn)二的等值風(fēng)速法簡(jiǎn)單地將所有風(fēng)機(jī)等值在一起，并沒(méi)有對(duì)輸入風(fēng)速的相近性進(jìn)行量化，這將導(dǎo)致動(dòng)態(tài)等值計(jì)算的結(jié)果無(wú)法滿足工程應(yīng)用的要求，具體原因如下。

圖1所示為雙饋風(fēng)電機(jī)組典型的風(fēng)功率曲線(文獻(xiàn)三《PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定程序用戶手冊(cè)》中國(guó)電力科學(xué)研究院2007)；圖中Fctms和
〖；^分別表示風(fēng)機(jī)的切入風(fēng)速和切出風(fēng)速“是風(fēng)電機(jī)組的額定風(fēng)速是風(fēng)電機(jī)組的
額定有功出力；K,t-in和&之間曲線代表風(fēng)機(jī)的最大功率跟蹤特性，而當(dāng)風(fēng)速高于&時(shí)，風(fēng)
機(jī)將通過(guò)調(diào)節(jié)槳矩角把輸出功率限制在額定功率值”由圖1可知當(dāng)在輸入風(fēng)速高于額定風(fēng)速和輸入風(fēng)速低于額定風(fēng)速的兩種不同情況下，風(fēng)機(jī)具有完全不同的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和控制特性，如果把處于這兩種不同情況下的風(fēng)機(jī)等值在一起將會(huì)造成大的偏差；另一方面，如果兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的輸入風(fēng)速的平均值比較接近，但是如果其中一臺(tái)的輸入風(fēng)速的瞬時(shí)值與其平均值偏差很大，而另一臺(tái)的輸入風(fēng)速的瞬時(shí)值與其平均值偏差很小，則將它們等值在一起也會(huì)造成大的偏差。所以在等值計(jì)算時(shí)必須首先對(duì)輸入風(fēng)速的相近性進(jìn)行量化，否則等值后的模型將無(wú)法正確反應(yīng)風(fēng)電場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響。

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)于含雙饋風(fēng)電機(jī)組的大型風(fēng)電場(chǎng)集中接入電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)等值問(wèn)題，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足(沒(méi)有充分考慮風(fēng)機(jī)輸入風(fēng)速對(duì)等值計(jì)算的影響)，提出了新的解決方案首先根據(jù)輸入風(fēng)速的特性對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行分群，而同群的機(jī)組將被等值為一臺(tái)機(jī)；之后將計(jì)算輸入等值機(jī)的等值風(fēng)速。其中的基本假設(shè)為
(1)風(fēng)電場(chǎng)中所有風(fēng)電機(jī)組均為同型號(hào)的雙饋風(fēng)電機(jī)組；
(2)在研究大型風(fēng)電場(chǎng)集中接入電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)等值問(wèn)題時(shí)，忽略風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部各機(jī)組與并網(wǎng)點(diǎn)電氣接線之間的差異(文獻(xiàn)二)。本發(fā)明所提的解決方案如圖2所示，其中包括如下具體步驟 a讀入各風(fēng)機(jī)的輸入數(shù)據(jù)，包括
(1)風(fēng)機(jī)的模型參數(shù)；
(2)風(fēng)機(jī)的輸入風(fēng)速；
(3)風(fēng)機(jī)的風(fēng)功率特性；
(4)所研究的擾動(dòng)信息風(fēng)速擾動(dòng)或電氣故障等；
b根據(jù)各風(fēng)機(jī)輸入風(fēng)速的特性對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行分群，同群的風(fēng)機(jī)被等值在一起，計(jì)算等值機(jī)的輸入風(fēng)速；
c輸出風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值的計(jì)算結(jié)果，包括
(1)風(fēng)機(jī)的分群信息；
(2)等值機(jī)的模型參數(shù)；
(3)等值機(jī)的輸入風(fēng)速曲線。步驟b中的算法包括以下內(nèi)容
(1)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行分群，將型號(hào)相同且風(fēng)速相近的風(fēng)機(jī)定義為一群，其中包含如下內(nèi)容 <1>計(jì)算每一風(fēng)機(jī)的輸入風(fēng)速的平均值和方差輸入風(fēng)速平均值的計(jì)算公式如式(1)
—k ⑴ V = —
n +1
其中，~是仿真的開(kāi)始時(shí)刻，^是仿真的結(jié)束時(shí)刻，Vi是t時(shí)刻的風(fēng)速值，h和4之間共有n+l個(gè)仿真時(shí)刻。本發(fā)明在對(duì)風(fēng)機(jī)的分群標(biāo)準(zhǔn)中引入方差的指標(biāo)，用于量化輸入風(fēng)速的瞬時(shí)值與其平均值偏差之間的偏差值。方差指標(biāo)中需要考慮兩個(gè)因素首先需要區(qū)分正、負(fù)偏差值之間的差別；其次在計(jì)算方差時(shí)還需要區(qū)分不同仿真時(shí)刻下偏差之間的偏差，為此，在方差公式中引入一個(gè)權(quán)重值，它在不同的仿真時(shí)刻應(yīng)有不同的取值。綜合以上，需要分別計(jì)算正半方
差^和負(fù)半方差；其中正半方差σ+的計(jì)算公式是
I 17
= ^- (2)
'I Σ-,
I Ma
其中，ν由式(1)給出，e 是在 ρ和‘之間所有滿足> 7的時(shí)刻；而t時(shí)刻的權(quán)重值·η由式(3)給出 1.0
權(quán)利要求
1.一種含雙饋風(fēng)電機(jī)組的大型風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟a 讀入各風(fēng)機(jī)的輸入數(shù)據(jù)，包括風(fēng)機(jī)的模型參數(shù)；風(fēng)機(jī)的輸入風(fēng)速；風(fēng)機(jī)的風(fēng)功率特性；所研究的擾動(dòng)信息風(fēng)速擾動(dòng)或電氣故障；步驟b 根據(jù)各風(fēng)機(jī)輸入風(fēng)速的特性對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行分群，同群的風(fēng)機(jī)被等值在一起，計(jì)算等值機(jī)的輸入風(fēng)速；步驟c 輸出風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值的計(jì)算結(jié)果，包括風(fēng)機(jī)的分群信息；等值機(jī)的模型參數(shù)；等值機(jī)的輸入風(fēng)速曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含雙饋風(fēng)電機(jī)組的大型風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值方法，其特征在于，所述步驟b包括以下具體步驟<1>計(jì)算每一風(fēng)機(jī)的輸入風(fēng)速的平均值和方差輸入風(fēng)速平均值的計(jì)算公式如式(1)
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含雙饋風(fēng)電機(jī)組的大型風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值方法，其特征在于，Ν=2，Μ=2, K =0. 5, Ffi=Ol , σ御尸 0.2 , σ%2= 0.1 ,0.2 , ^ii6s2= 0.1。
全文摘要
一種含雙饋風(fēng)電機(jī)組的大型風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值方法，包括如下步驟步驟a讀入各風(fēng)機(jī)的輸入數(shù)據(jù)，包括風(fēng)機(jī)的模型參數(shù)；風(fēng)機(jī)的輸入風(fēng)速；風(fēng)機(jī)的風(fēng)功率特性；所研究的擾動(dòng)信息風(fēng)速擾動(dòng)或電氣故障；步驟b根據(jù)各風(fēng)機(jī)輸入風(fēng)速的特性對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行分群，同群的風(fēng)機(jī)被等值在一起，計(jì)算等值機(jī)的輸入風(fēng)速；步驟c輸出風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值的計(jì)算結(jié)果，包括風(fēng)機(jī)的分群信息；等值機(jī)的模型參數(shù)；等值機(jī)的輸入風(fēng)速曲線。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明充分考慮了風(fēng)機(jī)輸入風(fēng)速對(duì)等值計(jì)算的影響，并根據(jù)輸入風(fēng)速的特性來(lái)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行分群，從而提高了等值計(jì)算的精度。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102254092SQ201110162399
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者孟昭軍, 宋曉芳, ?？? 方勇杰, 李吉晨, 李威, 李峰, 李碧君, 薛峰, 鮑顏紅 申請(qǐng)人:南京南瑞集團(tuán)公司, 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院