[發(fā)明專利]一種風電場非機理等效建模方法與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410438859.0
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104167735A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳峰;龔廣京;鞠平;金宇清;孔衛(wèi)亞;楊曉梅;黃俊輝;王海潛;謝珍建;喬黎偉;祁萬春;談健;趙宏大
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學;國家電網(wǎng)公司;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司電力經(jīng)濟技術(shù)研究院
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種風電場的非機理等效建模方法，其特征在于，使用風電場并網(wǎng)點的電壓和測風塔的風速為輸入量、使用風電場整體功率響應(yīng)為輸出量，通過辨識方法建立基于傳遞函數(shù)的風電場非機理等效模型，該非機理等效建模方法包括以下步驟：

步驟A：建立風電場非機理等效模型的方程，具體步驟如下：

步驟A-1：對于風電場在電網(wǎng)故障下整體動態(tài)響應(yīng)的情況，此時忽略風速的變化，建立風電場并網(wǎng)點電壓和輸出功率的非機理等效模型，其方程為：

P=P0fPu(U)fPu(U)=HPu(s)gPu(U)Q=Q0fQu(U)fQu(U)=HQu(s)gQu(U)]]>

式中，P、P₀分別為風電場輸出的有功功率和有功功率穩(wěn)態(tài)值；Q、Q₀分別為此時風電場輸出的無功功率和無功功率穩(wěn)態(tài)值；U為風電場并網(wǎng)點電壓；H_Pu(s)和H_Qu(s)分別為傳遞函數(shù)方程；g_Pu(U)和g_Qu(U)分別為以風電場并網(wǎng)點電壓U為自變量的代數(shù)方程；傳遞函數(shù)方程H_Pu(s)和H_Qu(s)分別表達如下：

HPu(s)=bpu0spn+bpu1spn-1+...+bpunspm+apu1spm-1+...+apumHQu(s)=bqu0sqn+bqu1sqn-1+...+bqunsqm+aqu1sqm-1+...+aqum]]>

式中，pn≤pm，qn≤qm；b_pu0、b_pu1、…、b_pun、a_pu1、…、a_pum、b_qu0、b_qu1、…、b_qun、a_qu1、…、a_qum為常系數(shù)；代數(shù)方程g_Pu(U)和g_Qu(U)的表達式為：

gPu(U)=(UU0)2gQu(U)=(UU0)2]]>

式中，U、U₀分別為風電場并網(wǎng)點電壓和并網(wǎng)點電壓穩(wěn)態(tài)值；

步驟A-2：對于風電場在風速波動下電功率變化的情況，建立風電場輸入風速和輸出功率的非機理等效模型，其方程為：

P=P0fPv(V)fPv(V)=HPv(s)gPv(V)Q=Q0fQv(V)fQv(V)=HQv(s)gQv(V)]]>

式中，P、P₀分別為風電場輸出的有功功率和有功功率穩(wěn)態(tài)值；Q、Q₀分別為此時風電場輸出的無功功率和無功功率穩(wěn)態(tài)值；V為風電場輸入風速；H_Pv(s)和H_Qv(s)分別為傳遞函數(shù)方程；g_Pv(V)和g_Qv(V)分別為以風電場輸入風速V為自變量的代數(shù)方程，該傳遞函數(shù)方程H_Pv(s)和H_Qv(s)表達式為：

HPv(s)=bpv0spn+bpv1spn-1+...+bpvnspm+apv1spm-1+...+apvmHQv(s)=bqv0sqn+bqv1sqn-1+...+bqvnsqm+aqv1sqm-1+...+aqvm]]>

式中，pn≤pm，qn≤qm；b_pv0、b_pv1、…、b_pvn、a_pv1、…、a_pvm、b_qv0、b_qv1、…、b_qvn、a_qv1、…、a_qvm為常系數(shù)；

代數(shù)方程g_Pv(V)和g_Qv(V)的表達式為：

gPv(V)=(VV0)3gQv(V)=(VV0)3]]>

式中，V為風電場輸入風速；V₀為風電場輸入風速的穩(wěn)態(tài)值；

步驟A-3：對于同時考慮風速變化和電網(wǎng)故障下風電場整體響應(yīng)的情況，建立以風電場輸入風速和風電場并網(wǎng)點電壓為輸入量，以風電場整體功率為輸出量的非機理等效模型，其方程為：

P=P0fP_v(V)fP_u(U)fP_v(V)=HPv(s)gPv(V)fP_u(U)=HPu(s)gPu(U)Q=Q0fQ_v(V)fQ_u(U)fQ_v(V)=HPv(s)gPv(V)fQ_u(U)=HQu(s)gQu(U)---(*)]]>

式中，P、P₀分別為風電場輸出的有功功率和有功功率穩(wěn)態(tài)值；Q、Q₀分別為此時風電場輸出的無功功率和無功功率穩(wěn)態(tài)值；U、H_Pu(s)、H_Qu(s)、g_Pu(U)、g_Qu(U)的定義和表達式同步驟A-1，V、H_Pv(s)、H_Qv(s)、g_Pv(V)、g_Qv(V)的定義和表達式同步驟A-2；

步驟B：辨識風電場非機理等效模型的參數(shù)，具體步驟如下：

采用蟻群優(yōu)化算法辨識前述步驟A-1所建立等效模型H_Pu(s)和H_Qu(s)以及步驟A-2所建立等效模型H_Pv(s)和H_Qv(s)的參數(shù)；

步驟C、根據(jù)前述步驟B的參數(shù)辨識結(jié)果，代入前述步驟A-3中(*)式得到風電場完整的非機理等效模型。