[发明专利]一种基于实测数据的风电接入系统模型

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体地，涉及一种基于实测数据的风电接入系统模型。

背景技术

风电的运行特性不同于常规电源，其输出的功率取决于风速的大小，具有随机性、波动性和不可控性，且单机容量小，往往是大量风力发电机组并列运行，大量风电场接入对电网的稳定运行带来了一定的影响。因此，为了更加充分地利用风力资源，需要深入研究大规模风电场并网运行的技术问题，这就需要建立适当的风机及风电场模型。

目前，我国在建或已规划风电场的主流机型是双馈风力发电机组、永磁直驱同步风力发电机组。这两种类型风电机组的风力机都具备可变桨距、可调转速的控制系统，由于气动、机械等方面的复杂机理，得到其风力机的精确模型非常困难。因此建立能满足研究需要、简化的风力机组模型，是目前风力机组建模研究的主要方法。

风电场模型主要是描述风电场输出功率与风速的关系，由于风电场内风电机组众多，且受各机组排列位置、尾流效应等因素的影响，想要建立精确的风电场模型是非常困难的。

风电场详细模型是最接近实际的方法，即建立详细到每台风电机组、风电场内部电气接线的静态、动态模型。但是对于一个由几十台甚至上百台风电机组构成的风电场，考虑相应的电气接线等因素进行详细建模，建模以及程序维护的工作量将极大，潮流以及稳定计算的算法的可靠性也是一个难题。通常各种研究关注的焦点往往是风电场整体的输出特性，因此目前针对风电场输出功率特性的研究，大部分是将风电场的整体特性作简化处理，而忽略风电场内部机组之间复杂的影响。研究方法包括：对不同类型风电场机组的出力进行等效扩大；对风速进行等效处理，再计算整个风电场的等值出力；或利用预测的理论对风电场的风速、功率的历史数据进行分析，从而得到相应时间段后风电场的输出功率值。

由于一个风电场内各台风电机组之间的电气紧密，在系统事故情况下，各台风电机组的反应十分相似，工程上完全可以采用加权求和的办法近似模拟这个风电场。同时，由于风电场为了方便控制和维护，都是采用相同型号的风电机组，所以传统的风电场等值模型忽略风电机组间风况的差别，认为各个风电机组的输出功率相同。风电场的输出功率                                               就是单台风电机组输出功率的累加和，如下式：

；

。

目前，风电场通常占地面积较大，一个49.3MW的风电场的占地面积超过了16km²，在这样尺度的地域内，受尾流效应的影响，在排列较为集中的风电机组之间，风能的分布差异十分明显。在以往的研究中，通常采用风电场中某台风电机组输出功率的N（风电场中在运行风电机组台数）倍来等效表示整个风电场输出。

这种传统的风电场模型，忽略了各台风电机组输出功率的差异，认为它们都在相同的风况下运行。而实际上，风电场的面积一般都比较大，每个位置的风电机组的风况是不完全相同的，不同位置风电机组风况的差异会引起单台风电机组输出功率的不同。因此，这种用于等值的风电场网络结构过于简单，方法过于简略，且等值规模限于几台机组，与工程中需要的大规模风电场等值模型差距较大。

可见，传统的风电场等值模型无法解决风电场的分散性问题，并且与风电场的实际输出功率相比，误差较大。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在无法解决风电场分散性问题和输出功率误差大等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于实测数据的风电接入系统模型，以实现能够解决风电场分散性问题和输出功率误差小的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于实测数据的风电接入系统模型，该模型的建立过程，主要包括：

a、选取待测风电场每台风电机组预设时间段内的运行数据；

b、基于所得风电场每台风电机组预设时间段内的运行数据，建立采样点风速矩阵和采样点有功功率矩阵；

c、基于所得采样点风速矩阵和采样点有功功率矩阵，进行计算，获得待测风电场的风速模型。

进一步地，在步骤c之后，还包括步骤d：

根据所得待测风电场的风速模型，获取风电场平均风速-功率特性曲线；

利用风电场平均风速-功率特性曲线，作为单台风电机组的风速-功率特性模型，以平均风速作为单台风电机组的输入风速，得到单台风电机组的输出功率；

该输出功率乘以风电场风电机组的总的运行台数，即为风电场的输出功率：

；