[发明专利]适于有功功率特性分析的双馈风电场动态等值建模方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统仿真建模技术领域，更为具体地讲，涉及一种适于有功功率特性分析的双馈风电场动态等值建模方法。

背景技术

随着并网双馈风电场容量的不断增加，由风能的间歇性、随机性带来的出力波动对电力系统造成的影响日益凸显。建立合适的双馈风电场动态模型，以实时仿真分析双馈风电场的有功功率输出特性、评估其接入电力系统所带来的影响、并能为有功功率控制算法的研究提供指导，有着十分重要的意义。然而与传统发电站不同，双馈风电场是由多台单机容量较小的双馈风力发电机组(Double-Fed Induction Generator，DFIG)组成，且单机模型复杂，若对每台DFIG详细建模，将极大增加仿真模型的复杂程度，会带来很大的计算开销，不适合实际工程应用。因此，有必要研究双馈风电场动态等值建模方法，以简化模型、减少计算量。

目前，双馈风电场动态等值建模方法可分为两种：单机表征法、多机表征法。单机表征法是指将风电场用一台DFIG等值模型表示，然而，受尾流效应、时滞等因素的影响，风电场内风速的分布往往是不均匀的，使得DFIG运行状态各异，使用单机表征法难以全面反映风电场的动态有功功率输出特性。多机表征法则借鉴电力系统“同调等值”思想，以DFIG具有相同或相近运行点为原则，提取能够表征DFIG运行状态的指标作为机组分群依据，采用智能分类算法将双馈风电场动态分群，并对同群机组参数进行合并，从而达到简化风电场模型的目的。

根据模型的应用背景，不同研究中表征DFIG运行状态的方法、所采用的智能分类算法也各异。随着双馈风电场所占发电比重的不断增加，研究其适于有功功率特性分析的动态等值模型的重要性也将越来越突出，但是目前国内外尚未有用于有功功率动态特性分析的双馈风电场等值建模方法的研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适于有功功率特性分析的双馈风电场动态等值建模方法，建立能够反馈双馈风电场有功功率动态特性的等值模型。

为实现上述发明目的，本发明适于有功功率特性分析的双馈风电场动态等值建模方法，包括以下步骤：

S1：得到双馈风电场中的各个双馈风力发电机组的有功功率输出特性指标，各双馈风力发电机组的类型和容量均相同，有功功率输出特性指标包括当前时刻的风速g、转差率s、定子电压U_s、定子电流q轴分量I_qs、实时有功功率P_{e_real}，构成数据对象x_i＝{x_i1,x_i2,...,x_i5}，其中i的取值范围为i＝1,2,...,N，N表示双馈风力发电机组的数量；

S2：根据步骤S1中的有功功率输出特性指标，采用基于模糊C-均值聚类算法的机群分类算法对双馈风力发电机组进行聚类，得到机组分群，具体方法为：

S2.1：设定初始聚类数C＝2，迭代终止条件e；

S2.2：采用模糊C-均值聚类算法得到聚类数为C的聚类结果，并计算对应的Xie-Beni指数V_{XB_C}，

S2.3：令C＝C+1，如果进入步骤S2.4，否则返回步骤2.2；

S2.4：将得到的所有聚类结果中V_{XB_C}最小的聚类数作为最优聚类数C^*，所对应的聚类结果即为双馈风电场的双馈风力发电机组分群结果；

S3：根据步骤S2的机组分群结果，对同一机群中的双馈风力发电机组和集电系统的参数进行等效聚合，得到双馈风电场等值模型。

本发明适于有功功率特性分析的双馈风电场动态等值建模方法，选取能够反映DFIG有功功率动态特性的5个指标，实时采集各双馈风力发电机组的有功功率输出特性指标构成数据对象，设定不同的聚类数，对数据对象采用模糊C-均值聚类算法进行聚类，计算不同聚类数得到的聚类结果的Xie-Beni指数，选取最小Xie-Beni指数对应的聚类数作为最优聚类数，所对应的聚类结果即为双馈风电场的双馈风力发电机组分群结果，根据机组分群结果对同一机群中的双馈风力发电机组和集电系统的参数进行等效聚合，得到双馈风电场等值模型。