[发明专利]一种风电场频域等效模型的构建方法

摘要

本发明提供一种风电场频域等效模型的构建方法，以风电场空间中某一点上的风速为输入量、以风电场总有功功率输出为输出量，建立风电场的整体频域等效模型，该模型分为“正风速通道”和“负风速通道”两部分，“正风速通道”表征计及时滞、尾流、塔影、风切变空间影响因素后风电场的能量转换关系，“负风速通道”代表了风电场内各台风电机组桨距角控制器对过剩风功率的总体削减作用。本方法规避了在时域中准确建立风电场时滞、尾流、塔影、风切变等空间影响因素模型的困难，而在由实测数据获得的等效模型中以频谱的形式准确计及各种空间影响因素和各台风电机组桨距角控制器对风电场能量转换作用的影响。

主权项

1.一种计及多种空间影响因素的风电场频域等效模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立代表风电场“风-电”能量转换作用和尾流、塔影、风切变、时滞四种空间因素影响的风电场“正风速通道”频域模型，建立过程如下：1.1在一次风速波动低于风电机组额定风速v_N的情况下，取首风速v₀(t)的三次方作为“正风速通道”频域模型的输入；以实测风电场总的有功功率输出P_eΣ(t)作为“正风速通道”频域模型的输出；1.2求取“正风速通道”的频谱H(ω)，计算公式如下：H(ω)=F[PeΣ(t)]/F[n2ρπR2CPMaxv03(t)]]]>式中，F[·]表示傅里叶变换，ρ为空气密度，R为风轮半径，n为风电场内风电机组的数量，C_PMax为风力发电机的风能利用系数最大值；步骤2：建立代表风电场内各机组桨距角控制器总体作用的“负风速通道”频域模型，建立过程如下：2.1在另一次风速波动超过额定风速v_N的情况下，按下式求取v₀(t)对应的“负风速”v_0-(t)：v0-(t)=0,v0(t)≤vNvN3-v03(t)3,v0(t)>vN;]]>2.2基于v₀(t)和前述H(ω)按下式求得不考虑桨距角控制器作用的风电场输出“正功率”P₊(t)，计算公式如下：P+(t)=F-1(F[n2ρπR2CPMaxv03(t)]H(ω))]]>式中，F^-1[·]表示傅里叶逆变换；2.3将风电场总功率输出P_eΣ(t)与P₊(t)相减得到代表桨距角控制器对过剩风能削减作用的“负功率”P_-(t)；2.4以负风速v_0-(t)的三次方为输入，以步骤2.3所得P_-(t)为输出，求取风电场“负风速通道”的频谱H_-(ω)，计算公式如下：H-(ω)=F[P-(t)]/F[n2ρπR2CPMaxv0-3(t)];]]>以及步骤3：上述“正风速通道”的频谱H(ω)和“负风速通道”的频谱H_-(ω)，共同组成风电场的完整频域模型，其中“正风速通道”表征风电场内尾流、塔影、风切变、时滞四种空间影响因素，“负风速通道”表征所有风电机组桨距角控制器的总体作用。