降低双馈感应风电机组并网的网损微增率方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及双馈感应风电机的能量传输领域，具体是涉及一种降低双馈感应风电 机组并网的网损微增率方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在风力发电领域，运用较多的是异步风电机组、双馈感应风电机组等。由于 双馈感应风电机转子独立供电，具有一定的无功调节能力，且在一定程度上能灵活控制功 率，成本较低，因此得到了广泛的应用。
[0003] 由于风能具有很大的随机性，所以导致风力发电也具有很大的随机性与不稳定 性。双馈感应风电机并网之后，会引起很多复杂的问题。选择一个合适的并网点对于大规模 风电输送具有至关重要的意义。
[0004] 现有的算法仅仅考虑接入点节点电压和系统频率随时间的波动，从而确立接入点 位置，此类算法没有将风速对于接入点节点电压以及网损微增率的影响考虑在内，因而确 定的接入点并不是最佳接入点，网损微增率以及电压波动较大，从而导致输电损耗较大，这 对于实现后续的能量输送效率最大化是不够的。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，克服上述【背景技术】的不足，提供一种降低双馈感 应风电机组并网的网损微增率方法，能够综合能量的角度来确定最优接入点，从而提高输 电效率。
[0006] 本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种降低双馈感应风电机组并网的网 损微增率方法，包括以下步骤： (1) 建立双馈感应风电机组潮流模型； (2) 计算双馈感应风电机组潮流模型在MPPT方式下，在不同接入点的网损微增率及节 点电压； (3) 综合比较步骤(2)所得到的结果，确定网损微增率最小和节点电压最稳定的点为最 佳接入点。
[0007] 进一步，步骤(1)中，建立双馈感应风电机组潮流模型的具体过程如下： (1-1)建立风力机机械功率模型：确定风力机捕捉的机械功率与风速Pr之间的关 系
，其中，於为空气密度，及一为风力机的扫风面积，_为风速， 为风能转换系数； 的表达式为 其中，为系数项Λ为中间变量，为叶尖速比，，为风力机的转速;结合双馈感 应风电机典型有功特性曲线图确保双馈感应风电机工作在MPPT方式下； (1-2)结合双馈感应风电机的结构图以及等值电路图确定双馈感应风电机功率平衡方 程以及转矩平衡方程;功率平衡方程如下： 对于电网的功率平衡：
式中AB为有功功率差值，_为双馈感应风电机发出的有功功率，%为定子节点到 励磁回路消耗的有功功率，为定子节点到变流器消耗的有功功率；Μ:为无功功率差 值，为双馈感应风电机发出的无功功率，:?为定子节点到励磁回路消耗的无功功率， 为定子节点到变流器消耗的无功功率； 对于励磁回路的功率平衡：
式中A为励磁回路的有功功率差值为励磁回路到定子的有功功率，％为励磁 回路到转子的有功功率；励磁回路的无功功率差值，1?励磁回路到定子的无功功 率，为励磁回路到转子的无功功率； 对于变流器的功率平衡：
式中_为变流器的有功功率差值，I为变流器到定子的有功功率，?:为转子到励 磁回路的有功功率;%变流器的无功功率差值，为变流器的额定无功功率，1?*为变 流器到转子的无功功率； 转矩平衡方程如下：
式中AT为转矩差，为双馈感应风电机的额定功率，S为转差率，4为双馈感应风电 机的电磁功率； (1-3)在传统的潮流模型的基础上，将(1-2)中的功率平衡方程以及转矩平衡方程作为 约束条件，得到修正之后的双馈感应风电机组潮流模型；
式中A表示电网有功功率变化量，表示电网无功功率变化量，表示励磁 回路的有功功率差值;表示励磁回路的无功功率差值；农示变流器的有功功率差 值;%表示变流器的无功功率差值;g表示有功功率差值；M表示无功功率差值;ΔΓ 表示转矩差;iT，AT，￡;-和，为系数矩阵中的参数:表示系统相角差，4?表示电网 电压差，为励磁回路相角差，AOe为励磁回路电压差，表示变流器相角差，&%为 变流器电压差，表示定子相角差，力拓为定子电压差，表示转子电压差。
[0008] 进一步，步骤(2)中，计算双馈感应风电机组潮流模型在MPPT方式下，在不同接入 点的网损微增率及节点电压的具体过程如下： (2-1)推导出整体网络损耗的表达式
，其中，_:表示有
功网损，G分别表示节点i，j的电压，《%表示节点i，j之间的导纳，表示节点i，j 之间的相位角； (2-2)得到网络损耗关于节点电压的灵敏度 ；式中， PA|J eiAP _表示网络损耗关于节点电压的灵敏度，^表示有功网损对相位角求导数，^表 - m m 示有功网损对节点电压求导数，.A政表示相角微增量，:Α?/_表示电压微增量；
(2-3)得出网损微增率的计算表达式： ；式中，^ dP 表示网损微增率，《，友,Jp和:i为系数矩阵的参数，^为有功功率对相角的增量，S m m 为有功功率对电压的增量； (2-4 )通过节点电压表达式，计算得到各节点电压;式中，_辑.:表示计算 得到的节点电压，:f/表示对潮流模型进行计算前该节点的电压，为已知量，为计算得到 的电压变化量。
[0009] 进一步，步骤(2-2)中，网络损耗关于节点电压的灵敏度生成方法为： 由步骤(2-1)中的表达式分别对g和f/t米导，k为任一节点标号，$表示标号为k的节 点功率角,:?表示标号为k的节点电压，得到
以石
， 写成矩阵形式，得到网络损耗关于节点电压的灵敏度表达式
[0010] 与现有技术相比，本发明的优点如下:在双馈感应风电机组中，除考虑电压和频率 随时间的波动外，还考虑风速对于接入点节点电压以及网损微增率的影响，使双馈感应风 电机组潮流模型工作在MPPT(最大功率点跟踪)方式下，在此基础上，建立网损微增率和接 入点节点电压关于风速的一个模型，根据不同接入点下的网损微增率以及节点电压随风速 的相对变化情况，探究最佳接入点的位置，在双馈感应风电机并网之后，尽可能的获得较小 的网损微增率以及电压波动，从而提高输电的效率;本发明将网络损耗关于节点电压的灵 敏度和节点电压统一考虑在算法内，不用单独分析，摆脱传统算法判据单一化的限制，能够 综合能量的角度来确定最优接入点;本发明算法简单，在实际工程中非常实用。
【附图说明】
[0011]图1是本发明实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0013] 本实施例包括以下步骤： (1) 建立双馈感应风电机组潮流模型； (2) 计算双馈感应风电机组潮流模型在MPPT(最大功率点跟踪)方式下，在不同接入点 的网损微增率及节点电压； (3) 综合比较步骤(2)所得到的结果，确定网损微增率最小和节点电压最稳定的点为最 佳接入点。
[0014] 步骤(1)中，建立双馈感应风电机组潮流模型的具体过程如下： (1-1)建立风力机机械功率模型：确定风力机捕捉的机械功率尽与风速^之间的关 系，
，其中，，为空气密度，及一为风力机的扫风面积，&为风速， ^为风能转换系数； 的表达式关 其中C1~:?为系数项，為为中间变量，4为叶尖速比，&为风力机的转速;结合双馈 感应风电机典型有功特性曲线图确保双馈感应风电机工作在MPPT方式下； (1-2)结合双馈感应风电机的结构图以及等值电路图确定双馈感应风电机功率平衡方 程以及转矩平衡方程;功率平衡方程如下： 对于电网的功率平衡：
式中_为有功功率差值，^为双馈感应风电机发出的有功功率,?:为定子节点到 励磁回路消耗的有功功率，^为定子节点到变流器消耗的有功功率；_.为无功功率差 值，_为双馈感应风电机发出的无功功率，:??为定子节点到励磁回路消耗的无功功率， 为定子节点到变流器消耗的无功功率； 对于励磁回路的功率平衡：
式中^>为励磁回路的有功功率差值，％:为励磁回路到定子的有功功率，％:为励磁 回路到转子的有功功率；励磁回路的无功功率差值，^为励磁回路到定子的无功功 率，^为励磁回路到转子的无功功率； 对于变流器的功率平衡：
式中@为变流器的有功功率差值，^为变流器到定子的有功功率，为转子到励 磁回路的有功功率;_变流器的无功功率差值，为变流器的额定无功功率，?为变 流器到转子的无功功率； 转矩平衡方程如下：
式中AT为转矩差，#为双馈感应风电机的额定功率，?为转差率，4为双馈感应风电 机的电磁功率； (1-3)在传统的潮流模型的基础上，将(1-2)中的功率平衡方程以及转矩平衡方程作为 约束条件，得到修正之后的双馈感应风电机组潮流模型；
式中A表示电网有功功率变化量，表示电网无功功率变化量，表示励磁 回路的有功功率差值;表示励磁回路的无功功率差值；农示变流器的有功功率差 值;%表示变流器的无功功率差值;g表示有功功率差值；M表示无功功率差值;ΔΓ 表示转矩差;JT，ir，i：'和为系数矩阵中