[發(fā)明專利]一種雙饋風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)多機(jī)表征等值建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610162711.8
• 申請(qǐng)日: 2016-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN105703396B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊藝云;張閣;肖靜;高立克;李小偉;黎敏;肖園園;李珊;周楊珺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;G06F17/50
• 代理公司: 南寧東智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)45117
• 代理人: 巢雄輝,汪治興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙饋風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)多機(jī)表征等值建模方法。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電作為一種重要的新能源發(fā)電方式，在中國(guó)快速發(fā)展。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的飛速發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量及風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量不斷增加，髙穿透功率的風(fēng)電并入電網(wǎng)勢(shì)必對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定造成影響。研究大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)問題的基礎(chǔ)性課題是風(fēng)電機(jī)組及風(fēng)電場(chǎng)建模，為了節(jié)約仿真時(shí)間且保留相應(yīng)的模型精度，有必要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡戎岛?jiǎn)化。研究風(fēng)電場(chǎng)的等值建模方法具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。高穿透功率、高短路容量比的風(fēng)電場(chǎng)并入電力系統(tǒng)勢(shì)必對(duì)電網(wǎng)造成大范圍的沖擊，對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定造成一定影晌，主要體現(xiàn)在風(fēng)電出力具有隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)，給電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)度帶來挑戰(zhàn)；大規(guī)模風(fēng)電主要分布在偏遠(yuǎn)地區(qū)，距離主網(wǎng)負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，同系統(tǒng)功率交換能力差；此外，大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并入電力系統(tǒng)還對(duì)電網(wǎng)靜態(tài)及暫態(tài)穩(wěn)定性問題，電壓波動(dòng)及閃變、諧波等電能質(zhì)量問題產(chǎn)生大范圍影響。解決以上問題都需要首先對(duì)風(fēng)電機(jī)組及風(fēng)電場(chǎng)模型進(jìn)行深入分析和研究?？紤]到風(fēng)電場(chǎng)具有單機(jī)容量小、電源數(shù)量多、場(chǎng)內(nèi)接線結(jié)構(gòu)復(fù)雜、單機(jī)模型階數(shù)高等不同于常規(guī)電廠的特點(diǎn)，有必要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)等值建模問題進(jìn)行深入研究。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)等值模型研究綜述(李先允，陳小虎，唐國(guó)慶.“大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)等值模型研究綜述”.華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，33(1)：42-46)給出了一種單機(jī)表征雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值方法，但建立的等值模型與詳細(xì)模型誤差較大。風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)等值問題的研究(孫健鋒，焦連偉，吳俊玲，等.風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)等值問題的研究.電網(wǎng)技術(shù)，2004，28(7)：58-61)給出了一種多機(jī)表征雙饋機(jī)組等值方法，并給出了雙饋機(jī)組等值參數(shù)計(jì)算方法，但該方案沒有給出具體的風(fēng)電機(jī)組劃群指標(biāo)。風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值模型的多機(jī)表征方法(米增強(qiáng)，蘇勛文，楊奇遜，等.風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值模型的多機(jī)表征方法.電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，25(5)：162-169)給出了詳細(xì)的雙饋風(fēng)電機(jī)組劃群指標(biāo)，采用了K-均值聚類算法對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行劃群，但是此方案產(chǎn)生的劃群結(jié)果不穩(wěn)定，等值結(jié)果誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙饋風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)多機(jī)表征等值建模方法，能有效地改善單機(jī)等值模型誤差大的問題以及普通聚類算法聚類結(jié)果不穩(wěn)定的問題，能更加精確地體現(xiàn)雙饋風(fēng)電場(chǎng)的出力情況。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

首先，采集各臺(tái)風(fēng)機(jī)所處位置的風(fēng)速、雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、雙饋發(fā)電機(jī)輸出有功功率并作為風(fēng)力機(jī)的特征狀態(tài)變量矢量；其次，利用模糊C均值聚類方法通過對(duì)各個(gè)風(fēng)力機(jī)的特征狀態(tài)變量矢量分類，將整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)機(jī)劃分為C個(gè)群，并將每個(gè)群內(nèi)的全部風(fēng)力機(jī)等值成為一臺(tái)風(fēng)力機(jī)；最后，累加C臺(tái)等值風(fēng)機(jī)輸出的有功功率和無功功率，即可得到整個(gè)雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值模型輸出的有功功率和無功功率。本發(fā)明提供一種雙饋風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)多機(jī)表征等值建模方法，其特征在于，所述建模方法包括以下步驟：

步驟S1：采集當(dāng)前時(shí)刻每臺(tái)風(fēng)力機(jī)所處位置的風(fēng)速、雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、雙饋發(fā)電機(jī)輸出有功功率的特征狀態(tài)變量數(shù)據(jù)，并將其組成矢量保存起來；

步驟S2：利用模糊C均值聚類算法對(duì)全部風(fēng)力機(jī)的特征狀態(tài)變量矢量進(jìn)行分類，將整個(gè)雙饋風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)力機(jī)被劃分為C個(gè)分群；

步驟S3：采用容量加權(quán)法，將被劃分為同一個(gè)分群內(nèi)的風(fēng)力機(jī)等值為一臺(tái)風(fēng)力機(jī)，雙饋風(fēng)電場(chǎng)的等值模型將由C臺(tái)等值風(fēng)力機(jī)組成；

步驟S4：累加C臺(tái)等值風(fēng)力機(jī)輸出的有功功率和無功功率，即可得到整個(gè)雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值模型輸出的有功功率和無功功率。

優(yōu)選地，所述步驟S2利用模糊C均值聚類算法對(duì)全部風(fēng)力機(jī)的特征狀態(tài)變量矢量進(jìn)行分類，包括以下步驟：

步驟S21，采集當(dāng)前時(shí)刻每臺(tái)風(fēng)力機(jī)所處位置的風(fēng)速V、雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速ω、雙饋發(fā)電機(jī)輸出有功功率P等數(shù)據(jù)并將其組成矩陣S滿足：

式中：i＝1,2，…,n；n為雙饋風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力機(jī)的總臺(tái)數(shù)；x_i為第i臺(tái)風(fēng)力機(jī)的特征狀態(tài)變量列矢量；x_i＝[V_iω_iP_i]，V_i為第i臺(tái)風(fēng)力機(jī)所處位置的風(fēng)速，ω_i為第i臺(tái)雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，P_i為第i臺(tái)雙饋發(fā)電機(jī)輸出有功功率；

步驟S22：模糊C均值聚類算法初始化，設(shè)置聚類個(gè)數(shù)C，模糊指數(shù)m，m＝3；誤差閾值ε，ε＝0.001；