一种处理风电场静态功率等值分散性问题的等效风速法
【专利摘要】本发明涉及风电场静态功率的等值处理【技术领域】，尤其涉及一种处理风电场静态功率等值分散性问题的等效风速法。包括：①风电场各风电机组出力分散性分析；分析各台风电机组的位置不同及相互影响的风电场内部风能的分散性，用最小误差循环搜索选取风电场整体运行行为及风电场内部分散性的风电机组；②等效风速的确定；以等效风速驱动下的风电机组输出功率的N倍作为风电场总输出功率的算法；③基于等效风速描述风电场静态行为等值的误差分析；风电场等值模型的输出与风电场的实际输出对比、评价。本发明能更精确的描述风电场的整体行为，有助于电网调度合理安排生产计划，减少系统备用容量，为正确评价并网风电场对电网运行的影响提供重要的分析手段。
【专利说明】一种处理风电场静态功率等值分散性问题的等效风速法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风电场静态功率的等值处理【技术领域】，尤其涉及一种处理风电场静态 功率等值分散性问题的等效风速法。
【背景技术】
[0002] 大型并网风电场对于电力系统的影响主要源于其输出功率的随机波动性，而此特 性又源自风能的自然特性，由于风能分布的差异，风电场内各机组输出功率存在着很大的 分散性。目前研究风电场并网对系统产生影响的方法是：首先建立风电场以及电网的等值 模型，在此基础上通过仿真计算来进行相关研究。其中电网等值模型已经比较成熟，而建立 精度较高的风电场等值模型一直是该领域亟待研究的重要课题。
[0003] 风电场等值模型主要功能是通过风电场输出功率的变化，来反映实际风能波动的 特性，其数学本质是将注入整个风电场的风速，通过数学模型的处理，转化成风电场的输出 功率。因此，注入风速的处理将直接影响风电场等值模型的精度。
[0004] 传统的风电场等值模型的研究方法，如图1、图2所示，通常是先计算某台风电机 组在实测风速下的输出功率，再将此功率（单台机）的N倍（N为风电场中在运行风电机组 台数）来等效表示整个风电场的输出。其本质是直接利用单台风电机组的实测风速作为整 个风电场的注入风速。而实际情况是：风电场通常占地面积较大，一个单机容量850kW、总 装机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，从而导致了风电机组输出功 率具有很大的分散性。随着风电场占地面积越来越大，包含的风机台数越来越多，风能的空 间分布差异会更加明显。因此上述传统方法虽然简单，但精度差，影响供电管理部门对并网 风电场运行评价的准确性，不利于按电网实际情况合理安排生产计划，增加了系统备用容 量。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种处理风电场静态功率等值分 散性问题的等效风速法。目的是提供一种分析准确，有助于电网调度合理安排生产计划，减 少系统备用容量，同时能够正确评价并网风电场对电网运行影响的处理风电场静态功率等 值分散性问题的等效风速法。
[0006] 本发明的目的是由以下技术方案来实现的：
[0007] -种处理风电场静态功率等值分散性问题的等效风速法，它包括以下步骤：
[0008] (1)风电场各风电机组出力分散性分析；
[0009] ①取风电场各风电机组一段时间内的完整的运行数据，计算风电场的平均风速、 平均功率；
[0010] ②找出风速和功率差异最大的若干台风电机组的出力分散性，视为风电场的出力 分散性； toon] ③在同一张图上绘制风速和功率差异最大的若干台风电机组的风速、功率进行对 t匕，找出每一时刻风速、功率的最大值和最小值，绘制风速、功率的包络线；
[0012] ④计算每一时刻风速、功率最大与最小值的差，即风速、功率的偏差，如式①、②， 即风电场的出力分散性；
【权利要求】
1. 一种处理风电场静态功率等值分散性问题的等效风速法，其特征在于它包括以下步 骤： (1) 风电场各风电机组出力分散性分析； ① 取风电场各风电机组一段时间内的完整的运行数据，计算风电场的平均风速、平均 功率； ② 找出风速和功率差异最大的若干台风电机组的出力分散性，视为风电场的出力分散 性； ③ 在同一张图上绘制风速和功率差异最大的若干台风电机组的风速、功率进行对比， 找出每一时刻风速、功率的最大值和最小值，绘制风速、功率的包络线； ④ 计算每一时刻风速、功率最大与最小值的差，即风速、功率的偏差，如式①、②，即风 电场的出力分散性；
式中：APt为某时刻风电场出力的偏差；Pt为一台风电机组某时刻出力；AVt为某时 刻风电场风速的偏差；Vt为某时刻一台风电机组的风速； ⑤ 为了便于衡量风电场的出力分散性，对于功率、风速用额定功率、额定风速进行标 幺，得到偏差占额定功率的比例et、et'，如式③、④，绘制风电场出力分散性图；
当风电场et、et'都小于10%，证明风电场每台风电机组的运行状况基本相同，视为 风电场的无出力分散性，当et、et'大于10%，证明风电场每台风电机组的运行状况有一 定差距，在风电场的建模和各种并网的研究中，需要充分考虑风电场的出力分散性； (2) 等效风速的确定：风电场各风电机组规则排列时，对风电场4个顶角处的风速做统 计学处理求出等效风速，并以此等效风速驱动下的风电机组输出功率的N倍作为风电场总 输出功率的算法； 给出该风电场的风速模型，如式⑤，
式中v为平均风速，单位：m/s;Vi为第i台风电机组的风速，单位：m/s;v为风电场各 风电机组记录风速的平均值，通常选择有代表性的若干台风电机组的数据作为代表求平均 值； (3) 基于等效风速描述风电场静态行为等值的误差分析：采用平均绝对百分比误差， 对风电场等值模型的输出与风电场的实际输出进行对比分析，以此评价该方法的精度，以 及相对传统方法的优势； 误差评价标准采用的是传统的平均绝对百分比误差，设^是实际值，而V,是预测值，那 么百分比误差定义为：
给出风电场记录的实测风速数据作为输入，当风电场等值模型的输出与风电场的实际 输出基本相符，即为风电场的模型有效。
2.根据权利要求1所述的一种处理风电场静态功率等值分散性问题的等效风速法，其 特征在于：所述的以风电机组规则排列的风电场4个顶角处； 若风电场为方形区域，则选择风电场最外侧四个顶点处的风电机组记录的数据；若风 电场为圆形区域，在风电场的最外侧选择等距离的四台风电机组记录的数据。
【文档编号】G06F17/50GK104484520SQ201410738655
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】葛延峰, 赵清松, 王刚, 戈阳阳, 李胜辉, 谢赐戬, 张冠锋 申请人:国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院