一种基于实测数据的风电接入系统模型的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于实测数据的风电接入系统模型，该模型的建立过程，主要包括：选取待测风电场每台风电机组预设时间段内的运行数据；基于所得风电场每台风电机组预设时间段内的运行数据，建立采样点风速矩阵和采样点有功功率矩阵；基于所得采样点风速矩阵和采样点有功功率矩阵，进行计算，获得待测风电场的风速模型。本发明所述基于实测数据的风电接入系统模型，可以克服现有技术中无法解决风电场分散性问题和输出功率误差大等缺陷，以实现能够解决风电场分散性问题和输出功率误差小的优点。
【专利说明】—种基于实测数据的风电接入系统模型
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电【技术领域】，具体地，涉及一种基于实测数据的风电接入系统模型。
【背景技术】
[0002]风电的运行特性不同于常规电源，其输出的功率取决于风速的大小，具有随机性、 波动性和不可控性，且单机容量小，往往是大量风力发电机组并列运行，大量风电场接入对电网的稳定运行带来了一定的影响。因此，为了更加充分地利用风力资源，需要深入研究大规模风电场并网运行的技术问题，这就需要建立适当的风机及风电场模型。
[0003]目前，我国在建或已规划风电场的主流机型是双馈风力发电机组、永磁直驱同步风力发电机组。这两种类型风电机组的风力机都具备可变桨距、可调转速的控制系统，由于气动、机械等方面的复杂机理，得到其风力机的精确模型非常困难。因此建立能满足研究需要、简化的风力机组模型，是目前风力机组建模研究的主要方法。
[0004]风电场模型主要是描述风电场输出功率与风速的关系，由于风电场内风电机组众多，且受各机组排列位置、尾流效应等因素的影响，想要建立精确的风电场模型是非常困难的。
[0005]风电场详细模型是最接近实际的方法，即建立详细到每台风电机组、风电场内部电气接线的静态、动态模型。但是对于一个由几十台甚至上百台风电机组构成的风电场，考虑相应的电气接线等因素进行详细建模，建模以及程序维护的工作量将极大，潮流以及稳定计算的算法的可靠性也是一个难题。通常各种研究关注的焦点往往是风电场整体的输出特性，因此目前针对风电场输出功率特性的研究，大部分是将风电场的整体特性作简化处理，而忽略风电场内部机组之间复杂的影响。研究方法包括:对不同类型风电场机组的出力进行等效扩大；对风速进行等效处理，再计算整个风电场的等值出力；或利用预测的理论对风电场的风速、功率的历史数据进行分析，从而得到相应时间段后风电场的输出功率值。
[0006]由于一个风电场内各台风电机组之间的电气紧密，在系统事故情况下，各台风电机组的反应十分相似，工程上完全可以采用加权求和的办法近似模拟这个风电场。同时， 由于风电场为了方便控制和维护，都是采用相同型号的风电机组，所以传统的风电场等值模型忽略风电机组间风况的差别，认为各个风电机组的输出功率相同。风电场的输出功率 Prrf就是单台风电机组输出功率的累加 和，如下式:
【权利要求】
1.一种基于实测数据的风电接入系统模型，其特征在于，该模型的建立过程，主要包括: a、选取待测风电场每台风电机组预设时间段内的运行数据； b、基于所得风电场每台风电机组预设时间段内的运行数据，建立采样点风速矩阵和采样点有功功率矩阵； C、基于所得采样点风速矩阵和采样点有功功率矩阵，进行计算，获得待测风电场的风速模型。
2.根据权利要求1所述的基于实测数据的风电接入系统模型，其特征在于，在步骤c之后,还包括步骤d: 根据所得待测风电场的风速模型，获取风电场平均风速-功率特性曲线； 利用风电场平均风速-功率特性曲线，作为单台风电机组的风速-功率特性模型，以平均风速作为单台风电机组的输入风速，得到单台风电机组的输出功率； 该输出功率乘以风电场风电机组的总的运行台数，即为风电场的输出功率:
3.根据权利要求1或2所述的基于实测数据的风电接入系统模型，其特征在于，在步骤b中，所述采样点风速矩阵为:
4.根据权利要求1或2所述的基于实测数据的风电接入系统模型，其特征在于，在步骤b中，所述采样点有功功率矩阵为:
5.根据权利要求1或2所述的基于实测数据的风电接入系统模型，其特征在于，所述步骤C，具体包括: ⑴基于所得采样点风速矩阵和采样点有功功率矩阵，分别计算每次采样风电场的平均风速、平均功率，并选出最接近整个风电场风能分布特性I台风电机组； ⑵基于计算所得每次采样风电场的平均风速、平均功率，得到风电场的整体平均风速-功率散点曲线； ⑶将k次采样中所选出的各台风电机组风速的平均风速作为单台风电机组的输入风速，给出该风电场的风速模型:
6.根据权利要求5所述的基于实测数据的风电接入系统模型，其特征在于，所述步骤(2),具体包括: ①基于计算所得每次采样风电场的平均风速、平均功率，提取出k组风电场的风速-功率数据对均，得到风电场的整体平均风速-功率散点曲线； 其中，!是第i次采样风电场的平均风速，是第i次采样风电场的平均功率，k为自然数； ②采用三次样条插值对所得到的数据对进行处理，得到表示风电场平均风速-功率对应关系的连续曲线,/ipg — V平均)。
7.根据权利要求1或2所述的基于实测数据的风电接入系统模型，其特征在于，在步骤a中，所述运行数据，具体为能够涵盖预设时间段内全部风速情况下风电场中所有并网运行风电机组运行情况的数据。
8.根据权利要求7所述的基于实测数据的风电接入系统模型，其特征在于，在步骤a中，所述预设时间段内全部风速，具体包括从Om/s到额定风速内的全部风速。
9.根据权利要求1或2所述的基于实测数据的风电接入系统模型，其特征在于，该模型包括用于忽略风电场内部各台风电机组间的电气连接形式、且等效整个风电场的单台风电机组，用于等效风电场内所有单台机与箱式变压器组合方式的0.69/35kV变压器，以及连接至电网的35/330kV变压器；所述单台风电机组，经0.69/35kV变压器与35/330kV变压器连接。
10.根据权利要求9所述的基于实测数据的风电接入系统模型，其特征在于，所述.0.69/35kV变压器，具体为0.69/35kV等效变压器；所述35/330kV变压器，具体为35/330kV升压变压器；所述单台风电机组，经0.69/35kV变压器接至35kV架空线；所述0.69/35kV变压器通过35kV电缆接至35/330kV变压器低压侧母线。
【文档编号】H02J3/38GK103441527SQ201310354508
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】汪宁渤, 张金平, 丁坤, 周识远, 李津, 赵龙, 刘光途, 黄蓉, 王定美, 周强, 路亮, 马明, 张健美, 吕清泉 申请人:国家电网公司, 甘肃省电力公司, 甘肃省电力公司风电技术中心