[发明专利]一种考虑随机风速影响的风电场系统暂态稳定性评估方法

说明书

本发明公开了一种考虑随机风速影响的风电场系统暂态稳定性评估方法，首先建立风电场系统的能量函数模型，再构建风速随机过程模型，将风速表示为一个维纳过程，并使用随机欧拉法求解得到风速的N条轨迹，并将这N条轨迹作为系统状态方程组输入，获得能量函数中每个输入量的N条轨迹，将每条风速轨迹所对应的所有输入量轨迹作为一组，根据能量函数模型计算出该条风速轨迹所对应的能量函数轨迹，最后采用势能边界法来求取风电场系统暂态情况下的能量裕度，完成风电场系统的暂态稳定性评估。本发明将能量函数与风速在时域上的随机波动相结合，用于构建风电场系统的暂态稳定性评估指标，量化分析考虑风速随机波动下的系统暂态稳定性。

技术领域

本发明属于风电系统稳定性技术领域，更为具体地讲，涉及一种考虑随机风速影响的风电场系统暂态稳定性评估方法。

背景技术

近年来，以风能为代表的可再生能源技术得到了蓬勃发展。以DFIG(Doubly fedInduction Generator，双馈异步风力发电机)为代表的变速恒频风机的快速发展，在极大地提升了风能的利用效率的同时，由于其打破了传统发电机的机电耦合特性，其输出功率的变化幅度也大大超过了老式的恒速恒频风机。因其较大的波动性，大规模风电的接入为电力系统的暂态稳定性带来了新的挑战，尤其是在风电强度大的情况下，风速的随机波动是不可忽视的。因此，考虑风速的随机性，研究风电场系统的暂态稳定性势在必行。

目前电力系统的暂态稳定性分析常用方法有时域仿真法、直接法和基于人工智能算法的方法。时域仿真法通过使用数值计算方法对其求解，可以得到十分精确的反映系统结构和运行状态的各个状态量，其缺点主要是计算复杂、耗时长、不具备定量分析能力。基于人工智能技术的暂态稳定评估方法的算法形成不借助电力系统的实际物理模型，结果不具备物理上的可解释性，且说服力较弱，实际运用较少。直接法构造了初始-稳定解的直接映射关系，省去了时域仿真法中大量的微分方程计算，计算速度大大提高，但无法定量描述和存在“保守性”问题。暂态能量函数法由直接法发展而来，其目的主要是克服保守性问题。其优势是将传统稳定性分析中关注的功角、电压、频率稳定问题，综合到能量这一唯一的、定量的指标上来。但是目前的能量函数法较少考虑故障或扰动在时域上的随机波动，且在含风电系统上的研究也较少。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种考虑随机风速影响的风电场系统暂态稳定性评估方法，将能量函数与风速在时域上的随机波动相结合，用于构建风电场系统的暂态稳定性评估指标，量化分析考虑风速随机波动下的系统暂态稳定性。

为了实现上述目的，本发明考虑随机风速影响的风电场系统暂态稳定性评估方法包括以下步骤：

S1：构建风电场系统的能量函数模型；

S2：构建风速随机过程模型，将风速表示为一个初速满足威布尔分布的维纳过程，并使用随机欧拉法求解得到风速的N条轨迹，N的大小根据实际需要确定；

S3：对于风电场系统能量函数中的每个输入量分别构建其对应的微分方程，将步骤S2得到的N条风速轨迹分别代入各个输入量的微分方程中，获取各个输入量对应的N条轨迹；

S4：将每条风速轨迹所对应的所有输入量轨迹作为一组，根据能量函数模型计算出该条风速轨迹所对应的能量函数轨迹，共计获取N条能量函数轨迹；

S5：采用势能边界法，求取风电场系统暂态情况下的能量裕度，完成风电场系统的暂态稳定性评估。

本发明考虑随机风速影响的风电场系统暂态稳定性评估方法，首先建立风电场系统的能量函数模型，再构建风速随机过程模型，将风速表示为一个维纳过程，并使用随机欧拉法求解得到风速的N条轨迹，并将这N条轨迹作为系统状态方程组输入，获得能量函数中每个输入量的N条轨迹，将每条风速轨迹所对应的所有输入量轨迹作为一组，根据能量函数模型计算出该条风速轨迹所对应的能量函数轨迹，最后采用势能边界法来求取风电场系统暂态情况下的能量裕度，完成风电场系统的暂态稳定性评估。