一種基于實測數(shù)據(jù)的風電接入系統(tǒng)模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于實測數(shù)據(jù)的風電接入系統(tǒng)模型，該模型的建立過程，主要包括：選取待測風電場每臺風電機組預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的運行數(shù)據(jù)；基于所得風電場每臺風電機組預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的運行數(shù)據(jù)，建立采樣點風速矩陣和采樣點有功功率矩陣；基于所得采樣點風速矩陣和采樣點有功功率矩陣，進行計算，獲得待測風電場的風速模型。本發(fā)明所述基于實測數(shù)據(jù)的風電接入系統(tǒng)模型，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中無法解決風電場分散性問題和輸出功率誤差大等缺陷，以實現(xiàn)能夠解決風電場分散性問題和輸出功率誤差小的優(yōu)點。
【專利說明】—種基于實測數(shù)據(jù)的風電接入系統(tǒng)模型
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種基于實測數(shù)據(jù)的風電接入系統(tǒng)模型。
【背景技術(shù)】
[0002]風電的運行特性不同于常規(guī)電源，其輸出的功率取決于風速的大小，具有隨機性、 波動性和不可控性，且單機容量小，往往是大量風力發(fā)電機組并列運行，大量風電場接入對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行帶來了一定的影響。因此，為了更加充分地利用風力資源，需要深入研究大規(guī)模風電場并網(wǎng)運行的技術(shù)問題，這就需要建立適當?shù)娘L機及風電場模型。
[0003]目前，我國在建或已規(guī)劃風電場的主流機型是雙饋風力發(fā)電機組、永磁直驅(qū)同步風力發(fā)電機組。這兩種類型風電機組的風力機都具備可變槳距、可調(diào)轉(zhuǎn)速的控制系統(tǒng)，由于氣動、機械等方面的復(fù)雜機理，得到其風力機的精確模型非常困難。因此建立能滿足研究需要、簡化的風力機組模型，是目前風力機組建模研究的主要方法。
[0004]風電場模型主要是描述風電場輸出功率與風速的關(guān)系，由于風電場內(nèi)風電機組眾多，且受各機組排列位置、尾流效應(yīng)等因素的影響，想要建立精確的風電場模型是非常困難的。
[0005]風電場詳細模型是最接近實際的方法，即建立詳細到每臺風電機組、風電場內(nèi)部電氣接線的靜態(tài)、動態(tài)模型。但是對于一個由幾十臺甚至上百臺風電機組構(gòu)成的風電場，考慮相應(yīng)的電氣接線等因素進行詳細建模，建模以及程序維護的工作量將極大，潮流以及穩(wěn)定計算的算法的可靠性也是一個難題。通常各種研究關(guān)注的焦點往往是風電場整體的輸出特性，因此目前針對風電場輸出功率特性的研究，大部分是將風電場的整體特性作簡化處理，而忽略風電場內(nèi)部機組之間復(fù)雜的影響。研究方法包括:對不同類型風電場機組的出力進行等效擴大；對風速進行等效處理，再計算整個風電場的等值出力；或利用預(yù)測的理論對風電場的風速、功率的歷史數(shù)據(jù)進行分析，從而得到相應(yīng)時間段后風電場的輸出功率值。
[0006]由于一個風電場內(nèi)各臺風電機組之間的電氣緊密，在系統(tǒng)事故情況下，各臺風電機組的反應(yīng)十分相似，工程上完全可以采用加權(quán)求和的辦法近似模擬這個風電場。同時， 由于風電場為了方便控制和維護，都是采用相同型號的風電機組，所以傳統(tǒng)的風電場等值模型忽略風電機組間風況的差別，認為各個風電機組的輸出功率相同。風電場的輸出功率 Prrf就是單臺風電機組輸出功率的累加 和，如下式:
【權(quán)利要求】
1.一種基于實測數(shù)據(jù)的風電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，該模型的建立過程，主要包括: a、選取待測風電場每臺風電機組預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的運行數(shù)據(jù)； b、基于所得風電場每臺風電機組預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的運行數(shù)據(jù)，建立采樣點風速矩陣和采樣點有功功率矩陣； C、基于所得采樣點風速矩陣和采樣點有功功率矩陣，進行計算，獲得待測風電場的風速模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實測數(shù)據(jù)的風電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，在步驟c之后,還包括步驟d: 根據(jù)所得待測風電場的風速模型，獲取風電場平均風速-功率特性曲線； 利用風電場平均風速-功率特性曲線，作為單臺風電機組的風速-功率特性模型，以平均風速作為單臺風電機組的輸入風速，得到單臺風電機組的輸出功率； 該輸出功率乘以風電場風電機組的總的運行臺數(shù)，即為風電場的輸出功率:
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于實測數(shù)據(jù)的風電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，在步驟b中，所述采樣點風速矩陣為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于實測數(shù)據(jù)的風電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，在步驟b中，所述采樣點有功功率矩陣為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于實測數(shù)據(jù)的風電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，所述步驟C，具體包括: ⑴基于所得采樣點風速矩陣和采樣點有功功率矩陣，分別計算每次采樣風電場的平均風速、平均功率，并選出最接近整個風電場風能分布特性I臺風電機組； ⑵基于計算所得每次采樣風電場的平均風速、平均功率，得到風電場的整體平均風速-功率散點曲線； ⑶將k次采樣中所選出的各臺風電機組風速的平均風速作為單臺風電機組的輸入風速，給出該風電場的風速模型:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于實測數(shù)據(jù)的風電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，所述步驟(2),具體包括: ①基于計算所得每次采樣風電場的平均風速、平均功率，提取出k組風電場的風速-功率數(shù)據(jù)對均，得到風電場的整體平均風速-功率散點曲線； 其中，!是第i次采樣風電場的平均風速，是第i次采樣風電場的平均功率，k為自然數(shù)； ②采用三次樣條插值對所得到的數(shù)據(jù)對進行處理，得到表示風電場平均風速-功率對應(yīng)關(guān)系的連續(xù)曲線,/ipg — V平均)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于實測數(shù)據(jù)的風電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，在步驟a中，所述運行數(shù)據(jù)，具體為能夠涵蓋預(yù)設(shè)時間段內(nèi)全部風速情況下風電場中所有并網(wǎng)運行風電機組運行情況的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于實測數(shù)據(jù)的風電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，在步驟a中，所述預(yù)設(shè)時間段內(nèi)全部風速，具體包括從Om/s到額定風速內(nèi)的全部風速。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于實測數(shù)據(jù)的風電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，該模型包括用于忽略風電場內(nèi)部各臺風電機組間的電氣連接形式、且等效整個風電場的單臺風電機組，用于等效風電場內(nèi)所有單臺機與箱式變壓器組合方式的0.69/35kV變壓器，以及連接至電網(wǎng)的35/330kV變壓器；所述單臺風電機組，經(jīng)0.69/35kV變壓器與35/330kV變壓器連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于實測數(shù)據(jù)的風電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，所述.0.69/35kV變壓器，具體為0.69/35kV等效變壓器；所述35/330kV變壓器，具體為35/330kV升壓變壓器；所述單臺風電機組，經(jīng)0.69/35kV變壓器接至35kV架空線；所述0.69/35kV變壓器通過35kV電纜接至35/330kV變壓器低壓側(cè)母線。
【文檔編號】H02J3/38GK103441527SQ201310354508
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】汪寧渤, 張金平, 丁坤, 周識遠, 李津, 趙龍, 劉光途, 黃蓉, 王定美, 周強, 路亮, 馬明, 張健美, 呂清泉 申請人:國家電網(wǎng)公司, 甘肅省電力公司, 甘肅省電力公司風電技術(shù)中心