[發明專利]風速波動下定速風電機組風電場的變參數電容補償等值建模方法

有效

• 申請號: 201010594620.4
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102034008A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 蘇勛文
• 申請（專利權）人: 蘇勛文
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及一種能夠快速、準確反映并網點特性的風速波動下定速風電機組風電場動態等值建模方法，屬風力發電技術領域。

背景技術

隨著我國風力發電的快速發展以及“陸上三峽”的實施，大型風電場通常由幾百臺甚至上千臺風電機組組成；為分析其接入電網的穩定性，若對每臺風電機組詳細建模，模型復雜，并且計算時間長，占用內存大；因此，風電場等值方法已成為研究熱點；風電機組分為定速風電機組和變速機組兩種類型；本發明主要給出風速波動下定速風電機組風電場的動態等值方法；《國家電網公司風電場接入電網技術規定(試行)》中規定，風電場應及時提供雙饋風電機組、風電場匯集系統的模型和參數，作為發電技術領域中風電場接入系統規劃設計與電力系統分析計算的基礎；2009年11月國家電網公司頒布的風電并網運行控制技術中規定，仿真計算中對單個風電場可根據計算目的采用詳細或等值模型，風電場等值模型能反映風電場動態特性；但是，實際應用中國內尚沒有風電場能夠向電網調度部門提供風電場集總模型；

目前常用的定速風電機組風電場動態等值建模方法為單機表征法，即把風電場等值成一臺風力機和一臺發電機；或保留所有風力機和風速模型，并以疊加的機械轉矩作為等值發電機的輸入；

在2010年6月出版的第34(6)期電網技術中第175至180頁刊登的《風電場常用等值方法的適用性及其改進研究》指出：當風電場風速差異較大時，利用常用等值建模方法得到的風電場等值模型會存在一定的無功功率誤差；

為此，Fernández?L?M于2006年出版的第31(8)期Renewable?Energy中第1203至1230頁刊登的《Dynamic?models?of?wind?farms?with?fixed?speed?wind?turbines》，針對加裝固定電容器的情況給出了一種變參數補償的方法，但變參數電容的計算公式中含有等值前每臺風電機組的電壓，因此等值模型中變參數電容難以計算；

關于定速風電機組的等值建模研究一般只考慮機端按固定電容器補償的情況(即機端無功補償無控制的方式)，而缺少對機端按分組投切電容器補償的定速風電機組風電場動態等值建模方法進行研究；

發明內容

本發明為了解決風速波動下傳統等值方法建立的等值模型存在無功功率誤差的缺點，以及現有變參數補償的方法的等值模型中變參數電容難以計算的問題，而提出了一種風速波動下定速風電機組風電場的變參數電容補償等值建模方法。

本發明的風速波動下定速風電機組風電場的變參數電容補償等值建模方法，首先將等值前n個風力機氣動模型輸出量疊加獲得等值定速風電機組的風力機氣動轉矩T_{m_eq}，并將該風力機氣動轉矩T_{m_eq}輸入給兩質量塊軸系模型，所述兩質量塊軸系模型還輸入來自等值感應電機輸出的電磁轉矩T_{e_eq}，所述的兩質量塊軸系模型輸出的轉子轉速ω_{r_eq}給等值感應電機，同時，所述的兩質量塊軸系模型輸出的n個風力機的轉速ω_{m_eq}分別給n個風力機氣動模型，所述的等值感應電機的機端與等值變壓器之間接入變參數電容，等值變壓器與風電場公共連接母線之間連接電纜的等值充電電容；

變參數電容的電容值C_eq的獲取方法，獲取過程如下：

首先，計算得到補償等值前后定速風電機組吸收的無功差的變參數電容的電容值C_{eq_g}：

電機的電磁轉矩為：